Многоканальный аналого-цифровой функциональный преобразователь

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических РеспубликЗависимое от авт. свидетельства-М. Кл. б 06 д 7(2 Заявлено 12,1 Ч.1971 ( 1650052/18-24)с присоединением заявкисударственный комите авета Министров СССР по делам изобретенийи открытий Приоритет публиковано 29.Ч 19 ДК 681,335,8(088.8) ллетеньДата оп ликования описания 15.ХП.197 Авторзобретения В, М. Шадский Институт ядерной энергетик Белорусской С СР аявите МНОГОКАНАЛЬНЫИ АНАЛОГО-ЦИфРОВ фУН КЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛ ма устронства; аппроксимации ой зависимости ой разбивается ом интервале состоящей из Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано в комплексе с аналоговыми вычислительными машинами для,воспроизведения функциональных зависимостей одной переменной. Известны аналого-цифровые функциональные преобразователи, содержащие источник опсрного напряжения, блоки, памяти, дешифраторы, усилителями, схему управления, счетчики, триггеры, регистры, цифровые управляемые резисторы и ключи.Их недостатками являются низкая точность и нестабильность воспроизведения заданной функциями.предложенный многоканальный аналогоцифровой функциональный преобразователь, с целью повышения точности и стабильности, содержит многоканальный аналоговый запоминающий блок, входы которого через переключатель каналов присоединены к выходу первого операционного усилителя, подключенного через цифровьге управляемые резисторы к источдыику опорного напряжения и к выходам второго и третьего операционных усилителей и присоединенного через резистор и ключи. к выходам четвертого и пятого операционных усилителей. Вход второго операционного усилителя подключен через цифровой управляемый резистор к источнику опорного напряжения и через переключатель каналов и резисторы соединен с входными клеммами.Вход и выход третьего операционного усилителя соединены соответственно с выходом вто рого операционного усилителя и со входамиквадратора, выход которого через шестой операционный усилитель и цифровой управляемый резистор присоединен к последовательно включенным четвертому и пятому операцион ным усилителям. Управляющие входы всехцифровых управляемых резисторов соединены с выходами резисторов, входы которых подключены через схемы совпадения к выходам усилителей блоков памяти и выходу аналого цифрового преобразователя, присоединенногок схеме управления, к дешифратору и через переключатель каналов ко входным клеммам.Вход счетчика соединен с выходом схемы управления, а его выход подключен к одному из 20 входов дешифратора, вход триггера знака подключен через схему совпадения к выходу одного из усилителей блока памяти,На фиг. 1 показана блок-схе25 на фиг. 2 изображен графикфункции,Для воспрюизведения заданн(х) ось независимой переменнна Л интервалов и на кажд30 функция (х) представляетсягде 1,(х,), ,(х,) (х,),двух слагаемых: линейной зависимости от относительной координаты Ьх и квадратичной(фиг. 2), т. е.Ях) = ,(Ьх) + (Ьх),(Ьх) у,+(уг,г у,)Ьх, (2) 1 кв(Ьх) = а,(Ьх - Ьхф), (3)Здесь; Ьх - координата текущей точки относительно хЬ - величина интервала; у у,+г - значения функции (х) в точках х, и х,+ а; - постоянный для г-го участка коэффициент. Знак коэффициента определяется знаком,разностями 1(х) - ,гл(Ьх) на участке номера г. Величина а; может быть определена из условия минимума среднеквадратичной ошибки между (х) и л(Ьх)+,(Ьх) на г-и участке или другими методами, например, приближенно можно положить(а,.) = 4 Ях) - 1(Ьх)1 Ьх = 0,5. В устройстве при подаче па его входы независимых перемененных х хьх воспроизводятся функции причем каждая из функций- воспроизводится в соответствии с приведенными формулами. Функции- вычисляются последовательно во времени.Блок-схема устройствапредставленная на фиг. 1, состоит из переключателей каналов 1, 2, 3, аналого-цифрового преобразователя 4, схемы управления 5, дешифратора б, блоков памяти 7 и 8, подключенных к ним усилителей 9 и 10, счетчика,11, схем совпадения 12 - 16, регистров 17 - 20, триггера знака 21, операционных усилителей 22 - 27 с,резисторами 28 - 33 в цепях обратной связи, входными резисторами 34 - 38 и цифровыми управляемыми резисторами 39 - 43, квадратора 44, многоканального аналогового,запоминающего блока 45, ключей 46, 47 и счетчика 48.Основные элементы схемы технически могубыть выполнены следующим образом: аналого-цифровой преобразователь 4 - времяимпульаного типа или поразрядного кодирования, дешифратюр б - на диодной матрице, блоки памяти 7 и 8 - ,на,диодах, регистры и счетчики - на триггерах, каждая из схем цифровых управляемых резисторов 39 - 43 - на ггараллельных резисторах, подключенных через ключевые схемы к операционному усилителю, ювадратор 44 - как аналоговый блок на диодных ячейках, подключаемых,к операционному усилителю 24, мггогоканальный аналоговый запоминающий блок 45 - на операционных усилителях с конденсаторами в цепи обратной евязи.Преобразователь работает следующим образом,5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4В блоки памяти 7 и 8 цредварительно заносятся значения ординат у; и коэффициентов а; для всех л функций. Независимые переменные подключаются ко входу устройства, Последовательность операций по вычислению функций определяется схемой управления 5, выр,абатывающей управляющие сипналы, Каждый цикл,вычисления значений функций ;(х;) состоит из п тактов, и в каждом такте вычисляется значение лишь одной из этих функций. Проследим работу преобразователя в процессе выполнения одного из тактов, например первого.Сигналом с выхода схемы управления 5 открывается 1-й канал в переключателе каналов 1, и перемененная х, через переключатель каналов подается на вход аналого-цифрового преобразователя 4, запускаемого этим сигна. лом. Аналою-цифровой преобразователь,начинает преобразование в код переменной хг, выделяя при этом лишь старшие разряды величины х, (номер интервала). Сигналом с выхода схемы 5 открывается также а-й капрал в переключателе каналов 3, и,результат вычисления в предыдущем такте, полученный на выходе усилителя 27, т. е. (хг), начинает записываться в многоканальный аналоговый запоминающий блок 45.Сигнал, вырабатываемый схемой преобразователя 4 по окончании кодирования переменной хь закрывает 1-й канал в переключателе каналов 1.Результат кодирования х, фиксируется в счетчике 48, входящем в состав аналого-цифрового преобразователя 4 (в счетчике 48 записываются лишь старшие разряды величины х, - номер интервала по оси х). Так как счетчик 48,связан с дешифратором б, на выходе дешифратора возбуждается соответствующая адресная шина для выбора из блока памяти 7 соответствующей величины у; и коэффициента а, - из блока памяти 8.Далее закрывается гг-й канал в переключателе каналов 3 (функция(х) записана в аналоговый запоминающий блок 45).Сигналом с выхода схемы 5 закрывается а-ый канал в переключателе каналов 2. Одновременно регистры 17 - 20 сбрасываются в нуль и открываются схемы совпадения 12, 13 и 15, 16. В регистр 17 переписывается код из счетчика 48, в регистр 18 через усилитель 9 и схему совпадения 13 заносится код у, из блока памяти 7, в регистр 20 через усилитель 10 и,схему совпадения 16 залосится коэффициент а, из блока памяти 8, а триггер 21 фиксирует знак коэффициента а;. Сигналом открывается также 1-й капал в переключателе каналов 2 и переменная х, подается,на вход усилителя 22.Поскольку с усилителем 22 соединен также цифровой управляемый резистор 39, гга который подается постоянное напряжение Е, а с другой стороны управляющий код, зайисаггный в регистре 17, то обеспечивается преобразование записанного в регистре 17 кода в ава 3852915 10 логовую флорму, Одновременно усилителем 22 с резистором в цепи обратной связи 28 производится обер азование относительной переменной - Лх.Переменная - Лх подается на,резистор 36, соединенный с усилителем 23, на выходе которого образуется перемененная +Лх. Переменные +Лх (с выхода усилителя 23) и - Лх (с выхода усилителя 22) подаются на входы квадратора 44. Квадратор совместно с усилителем 24 и резистором цепи обрапной связи 30 образуют зависимость (Лх - Лх).Напряжение (Лх - Лх) подается на цифровой управлясмый резистор 43, Поскольку последний управляется от регистра 20, в котором уже записан цифровым кодом коэффициснта а;, то он совместно с усилителем 25 производит умножение (Лх - Лх),на коэффициент а;. На выходе усилителя 25 получают результат, а на выходе усилителя 2 б - инвертированную величину произведения а;(Лх - Лх). В зависимости от знака а;, учитываемого состоянием триггера 21, открывает.ся ключ 4 б или 47 и на резистор 38 поступит напряжение л,ибо +а; (Лх - Ьх), либо - а;(Лх - Лх).Сигналом с выхода, схемы управления 5 код в счетчике 48 увеличивается на единицу ,и дешифратор б формирует ноевый адрес для выбора из блока памяти 7 величины у,+,.Сигналом открывается схема совпадения 14 и код из блошка псамяти 7 через усилитель 9 и схему совпадения 14 поступает в регистр 19.Так как регистры 18 и 19 управляют цифровыми управляемыми резисторами 40, 41, 42, на которые по другим входам подаются напряжения - Лх, - Е и +Лх, то они совместно с усилителем 27,реализуют формулу (2) с одновременным преобразованием результата в аналоговую форму. Поскольку на входрезистора 38 подается напряжение =а;(Лх - Лх), то на,выходе усилителя 27 конечный результат будет соответствовать формуле (1), т. е,Ях) = ,(Лх) + ,(Лх). Сигналом с выхода, схемы управления 5 записывается единица в счетчик 11. Это необходимо для формирования дешифратором б нового адреса, по которому в следующем такте будет выбираться из блока памяти 7 значение у;, соответствующее функции (х). Сигналом счетчик 48 сбрасывается в нуль. Таким образом, такт,вычисления (х) закончен. 15 го 25 30 35 40 45 50 Далее сигналом с выхода схемы управления 5 открывается 2-й канал в переключателе каналов 1, и,описанная последовательность операций повторяется, но уже для переменной х и т. д, После вычисления (х) завершается полный цикл вычисления значений(х) - :,(х) и, преооразователь начинает вычисленне новых значений ,(х,) - :(х), но уже для другого момента времени и т. д,Предмет изобретения Многоканальный аналого-цифровой функциональный преобразовательсодержащий источник опорного напряжения, блоки памяти с дешифратором на входах и усилителями на выходах, схему управления, счетчик, регистры, триггер знака, шесть операционных усилителей, переключатели каналов, аналого-цифровой преобразователь, цифровые управляемые резисторы, квадратор, схемы совпадения, ключи, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и стабильности, он содержит многоканальный аналоговый запоминающий блок, входы которого через переключатель каналов присоединены к выходу псрвого операционного усилителя, подключенного через цифровые управляемые резисторы к источнику опорного, напряжения и к выходам второго и третьего операционных усилителей и присоединенного через резистор и ключи к выходам четвертого и пятого операционных усилителей, вход второго операционного усилителя подключен через цифровой управляемый резистор к источнику опорного напряжения н через переключатель каналов и резисторы соединен с входными клеммами; вход и выход третьего операционного усилителя соединены соответственно с выходом второго операционного усилителя и со входами квадратора, выход которого через шестой операционный усилитель и цифровой управляемый резистор присоединен к последовательно включенным четвертому и пятому операционным усилителям, управляющие входы всех цифровых управляемых резисторов соединены с выходами регисторов, входы которых, подключены через схемы совпадения к выходам усилителей блоков памяти и выходу аналого-цифрового преобразователя, присоединенного к схеме управления, к дешифратору и через переключатель каналов ко входным клеммам, вход счетчика соединен с выходом схемы управления, а его выход подключен к одному из входов дешифратора, вход триггера знака подключен через схему совпадения к выходу одного из усилителей блока памятки.385291 Заказ 3223 Тираж 647 Потета Совета Министров СССРий и открытийская наб., д, 4 у 5 ИИПИ актор О. Авдеева Составитель О. Сахар Техред Т. Ускова