Функциональный преобразователь

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 6 О 6 6 7 2 6 САН ВТОРСН ных вного вфункцны комм ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПИЙ(56) 1. Авторское свидетельство СС РР 223467, кл. С 06 С 7/20, 1967.2. Авторское свидетельство СССРР 744655, кл. С 06 )".) 7/20, 1978.3. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2764864/18-24,кл. С 06 С 7/20, 1979.4. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2798945/18-24,кл. С 06 6 7/20, 1979 (прототип).(54)(571 ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий аналого-цифровойпреобразователь, соединенный выходами с входами первого и второгопреобразователей кода и с управляющими входами первого управляемогоделителя напряжения, подключенногосигнальнйм входом к выходу источника опорного напряжения, а выходом -к сигнальному входу второго управляемого делителя напряжения, управляющие входы которого соединены свыходами первого преобразователя кода, причем третий управляемый делитель напряжения подключен сигнальным входом к выходу суммирующегоусилителя, а выходом - к выходнойшине функционального преобразователя, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью расширения функциональозможностей путем дополнительоспроизведения квадратичнойии, в него дополнительно введе.- утаторы кодов, ключи и четф 1 ЕХЧИВСМА М ВМЯЛО ГОЛАвертыи управляемый делитель напряжения, соединенный сигнальным входом с шиной ввода аргумента и с сигнальным входом первого ключа, управляющими входами - с эыходамипервого коммутатора кодов, а выходом - с первым входом суммирующегоусилителя, подключенного вторым итретьим входами соответственно квыходам второго и третьего ключей,соединенных сигнальными входами свыходом второго управляемого делителя напряжения, причем первый коммутатор кодов подключен первой группой информационных входов к шиневвода первого опорного кода, а второй группой информационных входовк выходам второго преобразователякода и к первой группе информационных входов второго коммутатора. кодов,соединенного второй группой информационных входов с шиной ввода второго опорного кода, а выходамис управляющими входами третьего управляемого делителя напряжения, под-,ключенного выходом к сигнальномувходу четвертого ключа, выход которого соединен с входом аналого-ци 662 роэого преобразователя и с выходомпервого ключа, причем управляющиевходы третьего и четвертого ключейи первые управляющие входы коммутаторов кодов подключены к шине упрацления режимом извлечения квадратного корня, а управляющие входыпервого и второго ключей и вторые .управляющие входы коммутаторов кодовсоединены с шиной управления режимов квадратичного преобразования.Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности, к устройствам для возведения в кнадрат и извлечения квадратного корня из аналогового сигнала.Известен функциональный преобразователь, содержащий генераторы,экспоненциального напряжения, компаратор и блок управления.данный преобразователь позволяетвозводить входной аналоговый сиг- Онал в целую степень или извлекатьиз него корень целой степени 1.Однако данный преобразователь обладает пониженными точностью и быст.родействием, "15Известен также функциональныйпреобразователь, содержащий генератор импульсов, счетчики, блок управления, управляемый делитель напрения, генератор управляемой частоты, блок задания основания степе бОК Зада:1 Н 1 ПОКаэ атЕЛЯ СТЕГ 1 Е -ни 2,1 Одо;.т (ком указанного преобразоНа Г( Л,т, ОбдалающЕГО ШирОКИМИ ФУНК:.О:та 1 ЬН 1.;1 И НОЭМОжКОСтЯМИ, ЯВЛЯЕТс: 1:(тт 1".енное быстродействие..т 1 отья Д(дтнттедт 11 11 апряжения, преобразователь кода, масштабный усилиТЕЛЬ, ИСтОтгКИК О 1-.ОРНОГО НаПРЯжЕНИЯи суммиру 10 щий Усилитель3Недостатком,Данного преобразователя яьляются ограниченные функциональные возможности, так как онпозволяет выполнять только квадратичное Функттиональное греобраэованиеаналоговых сигналов.Известен ФункциОнальный преОбра ОЗ;тв;.ТЕЛЬ, СОДЕРжазткй акаЛОГО-ЦИФРОЗОЙпр(.обраэонатель соединенный ныхо,тт М 1 С В ХОЦаМИ ПЕГтВ ОГО И ВТОРОГОпреобразователей кода и с управляюК 1 тмг входами первого УПранляемогоделителя напряжения, подключенногосивкавдым ХОдОм к Выходу источ -НИКа О:тОРНОГО НаПРЯжЕНИЯ, а ВЫХО,цом - и сигнальному входу нторогоуправляемого делителя напряжения,управляющие зхсдь 1 которого соединены с ныходамк первого преобразователя кода, причем третий управляемыйделктель напряжения подключен сигналькьтм нходом к выходу суммирующего усилителя, выходом - к выходной шине Функционального преобразователя и к входу аналого-цифровогопреобразователя, а управляющимивходами - к выходам второго преобразователя кода, причем суммирующий 6 Оусилитель соединен г(ервым входом сВ. - тХОДОМ ВТОРОГО УПРаЬЛЯЮЩЕГО ДЕЛИтоля напряжения а вторым входомчерез масштабный усилитель - к шине гтноца аргумента2, 65 Недостатком известного прербразователя является ограниченность Функциональных воэможностей, таккак позволяет извлекать только квадратный корень из аналоговго сигнала,Цель изобретения - расширениефункциональных вохможностей путемдополнительного воспроизведенияквадратичной функции,Поставленная цель достигаетсятем, что в функциональный преобразователь, содержащий аналого-цифровой преобразонатель, соединенныйвыходами с входами первого и второго преобразователей кода и с управляющими входами первого управляемого делителя напряжения, подключенного сигнальным входом к выходу источника опорного напряжения, а выходом - к сигнальному входу нторого управляемого делителя нагтряжения, управляющие нхоцьт которого соединены с выходами первого преобразователя кода, при".тем третии управляемый делитель наптряжения гтодключен сигнальным нходом к выходу суммирующего усилителя, а выходом к выходнои шике Функционального преобразователя, дополнительно нве- ДЕНЫ 1(ОММУТатОРЫ Кодозт КЛЮЧИ и четвертый упразляетиый делитель напряжения, соединенный сигнальным входом с шикой ввода аргумента и с сигнальным входом первого ключа, управляющими входами - с выходами первого коммутатора кодон, а вы- ХОДОМ - С ПЕРВЫМ НХОДОМ СУММКРУЮЩтЕ- го усилителя, подключенного вторым и третьим входами соответственно к выходам второго и третьего клю. - чей, соедике 11 ных сигнальными входа. - ми с выходом второго управляемого делителя напряжения причем первй коммутатор кодОв ПОд(Лючен ГерзОЙ группой информационных входов к шине ввода первого опорного кода, а второй группой ккформацкокныхвходон - к выходам второго преобразонателя кода и к первой группеинформационных входов второго коммутатора кодов, соединенного второйгруппой информациокных нходоз с шиной ввода второго опорного кода а выходами - с управляющими входами третьего управляемого делителя напряжения, подключенного выходомк сигнальному входу четнертого ключа, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя к с выходом первого ктпоча, причем управляющие входы третьего и четвертого ключей и первые управ. ляющие входы коьтутаторов кодов подключены к шине управления режимом извлечения квадратного корня,. а упразляютцие входы первого и второго ключей и нторые управляющиевходы коммутаторов кодов соединены с шинои управления режимом квадратичного преобразования.На чертеже изображена блок-схема, функционального преобразователя.11 реобразователь содержит аналого-цифровой преобразователь 1, соединенный выходами с входами первого и второго преобразователей 2 и 3 кода и с управляющими нходами первого управляемого делителя 4 напряжения. Делитель 4 подключен сигнальным входом к выходу источника 5 опорного напряжения, а выходом - к сигнальному входу второго управляемого делителя б напряжения, 15 управляющие входы которого соединены с выходами первого преобразователя 2 кода. Третий управляемый делитель 7 напряжения подключен сигнальным входом к выходу суммирующего усилителя 8, а выходом - к выходной мине 9 функционального преобразователя, Четвертый управляемый делитель 10 напряжения. соединен сигнальным входом с шиной 11 ввода. аргумента и с сигнальным входам первого ключа 12, управляющими входами в .с выходами первого коммутатора 13 кодов а выходом - с первым входом суммирующего усилителя 8, Усилитель 8 подключен вторым и третьим входами соответственно к выходам второго и третьего ключей 14 и 15, соединенных сигнальными входами с выходом делителя б. Коммутатор 13 кодов подключен пернай группой 35 информационных входов к шине 16 ввода первого опорного кода, а второй группой информационных входов,- к выходам преобразователя 3 кода и к первой группе информационных . 40 входов второго коммутатора 17 кодов. Коммутатор 17 соединен второй группой информационных входов с шиной 18 ввода второго опорного кода, а выходами - с управляющими входами делителя 7, подключенного выходом к сигнальному входу четвертого ключа 19. Ключ 19 соединен выходом с входом аналого-циФрового преобразователя 1 и с выходом ключа 12. Управляющие входы ключей 15 и 19 и первые управляющие входы коммутаторов 13 и 17 подключены к шине 20 управления режимом извлечения квадратного корня, а управляющие входы ключей 12 и 14 и вторые управляющие входы коммутаторов 13 и 17 соединены с шиной 21 управления режимом квадратичного преобразования.Работа функционального преобразователя при выполнении квадратич ного у = ах, где О - постоянная,Х - аргумент функции, и обратного к квадратичному (т,е. извлечение квадратного корня) У= о Б преобразований основана на применении по лыганальной аппроксимации данных функций функциями, содержащими линейную составляющую (зависящую ат номера и участка аппроксимации и ат величины входного сигнала Х ) и ступенчатую составляющую (зависящую только от номера и) .Квадратичная и обратная квадратйчная эанисимости реализуются в соответствии с аппроксимирующими выражениями видаУ = аХ =од Х(и -1)-ДИ (и+) 3, ()у = с К= Э+ КоЧд)к+ у(и)3, (.)где Ь - шаг квантования преабразонателя 1.функциональный преобразовательработает следующим образом,Б режиме квадратичного преобразования управляющий сигнал поступает на шину 21. По этому сигналузамыкаются ключи 12 и 14 (ключи 15и "9 остаются разомкнутыми), к выходам ксммутатара 13 подключаютсявыходы греабраэавателя 3 кода, а квыходам коммутатора 17 подктцочается опары.и кад, численно равный дДс шины 18. Входное напряжение Х смиь 11 поступает на сигнальныйвход делителя 10 и через ключ 12на вход аналога-цифранато греобраэавте я , 3 зависгмасти ат Величины входного напряжения преобразователь 1 определяет номер и текущегоучастка аппроксимации, па значениюкоторого греабразсвателы 2 и 3 производят соответственна Формирование кодов (+ 1) и (2 п+ 1) посредствам например, выполнения простейших операций сдвига и прибавленияединицы к младшему разряду, формирование ступенчатой составляющейпалыганальнай функции (1) производится умножением напряжения источнига 5 (численно равного Ъ ) навелич гны и и (и) с помощью делителей 4 и б,. казьфицгент гередачикоторых пряга пропорционален велыи:":ам кодов :.:.:=. Управляющих входахдели-.слей 4 .:. б. г 1 алученнае напряжение с выхода делителя б черезключ 14 падается на второй (вычитающый) вход усилителя 8, на первый (суммирующий) вход которогопоступает напряжение с выхода делителя 10, соответствующее линейной составляющей палиганальнай функции (1), Эта составляющая формируется путем умножения на делителе10 входного сигнала Х на кад (2 п 1),поступающий на управляющие входыделителя 10 через коммутатор 13с выходов преобразователя 3.Алгебраическая сумма напряжений)с выхода усилителя 8 поступает насигнальный вхОд дслителя 7 казфФициент передачи которого обратнопропорционален коду на его управляющих входах, так как на управляю104 3 б Составитель С. КазиновКовалева Техред М.Костик КорректорГ.Решетник едакт 55/51НИИПИ ГосУдаРспо делам изо35, Иосква, Жираж 70 б Подписенного комитета СССРетений и открытийРаушская наб д. 4/5 иал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектн щие входы делителя 7 подан опорный код 1)ОЬ с шины 18, на выходе делителя 7 будет сформировано напряжение, соответствующее квадратичному преобразованию (1) входного ана логового сигнала.В режиме обратного квадратично 1 о преобразования (т.е. извлечения квадратного норя) управляющий сиг-, нал снимается с шины 21 и подается на шину 20. При этом ключи 12 и 14 размыкаются, ключи 15 и 19 замыкаются, к выходам коммутатора 13 ,подключается опорный код с шины 16, численно равныйо ф, а к выходам; коммутатора 17 подключаются выходы преобразователя 3 кода. В этом режиме аналого-цифровой преобразователь 1 определяет номер п участка аппроксимации по величине сигнала 3 на выходной шине 9 функционального преобразователя. Формирование ступенчатой составляющей полигональной функции (2) выполняется аналогично вышеописанному с помощью источника 5, преобразователей 1 и 2 и делителей 4 и б. Выходное напря-, жение делителя б через ключ 15 подается на третий (суммирующий) вход усилителя 8, где суммируется с напряжением, соответствующим линейнойсоставляющей функции (2). Линей"- ная составляющая формируется путемперемножения входного сигнала аргумента с шины 11 на выходной код преобразователя 3 с помощью делителя 10.Суммарное напряжение с выхода 1 Оусилителя 8 поступает на сигнальный вход делителя 7, так как коэффициент передачи делителя 7 обратно пропорционален коду на его управляющих входах, который поступает наделитель 7 с выходов преобразова теля, выходное напряжение делителя 7 в соответствии с выражением(2) будет представлять собой об ратное квадратичное преобразованиевходного сигнала.2 О Таким образом, предлагаемыйфункциональный преобразователь по сравнению с прототипом обладает более широкими функциональными воз можностями, позволяя выполнять какквадратичное, так и обратное квадратичное преобразование аналогового сигнала.