Цифровой функциональный преобразователь

0 П И С А Н И Е О 1) 454544ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сова Советских Социалистических Республик(51) М. Кл, б 061 1/02 кУд Рстве ный комитет (З 2) Приоритет Совета Министров СССРло делам изобретенийи открытий Опубликовано 25.12.74, Бюллетень47Дата опубликования описания 17.02.75,(72) Авторы изобретения В, С. Москвин, В. К. Ясельский, А. С. Нестеров, Е. М. Белов и Е. Г. Разумов Томский ордена Октябрьской революции и ордена ТрудоКрасного Знамени политехнический институт им. С. М. К рова .,- 1"С(54) ЦИФРОВОЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при реализации вычислительных операций, в частности, при обработке информации, поступающей в виде число-импульсного кода с датчиков технологических объектов, где возникает необходимость в функциональном преобразовании входной информации (информационно- измерительные системы, телеуправление, цифровые системы программного управления станками и др.)Известный цифровой функциональный преобразователь типа приращение-приращение, в котором применен метод кусочно-линейной аппроксимации заданной непрерывной кривой, содержит р евер сивный двоичный счетчик приращений аргумента, выход последнего каскада которого связан с реверсивным счетчиком отрезков. Выходы каскадов датчика приращений аргумента соединены с первыми входами схем совпадения. Вторые входы схем совпадения подсоединены к выходам схем сборки, входы которых посредством коммутационной панели соединены с выходами дешифратора, на который сигналы поступают с выходов счетчика отрезков. Выходы схем совпадения подключены к схеме сборки, сигнал с которой в виде последовательности высоких и низких потенциалов поступает одновременно сна две трехвходовые схемы совпадения, Вход одной из этих схем соединен с выходом линии задержки. Выходы трехвходовых схем совпадения объединены сборкой, на выходе которой получается искомая функциональная зависи мость в виде числа импульсов.Однако применение двоичного реверсивногосчетчика приращений аргумента и подключение выходов его каскадов при помощи блока линейных преобразователей к входам схем 10 совпадения для образования различныхдвоичных функций, аппроксимирующих в потенциальной форме линейные отрезки с соответствующими наклонами, позволяет получить лишь некоторые наклоны. Например, для че тырехразрядного двоичного счетчика приращений аргумента возможно образовать двоичные функции Р 0, Рь ", Р 11 и Р 16, но невозможно получить двоичные функции Р 2, Рп, Р Р 5 и, следовательно, преобразовать эти 20 зависимости из потенциальной формы в импульсную. Под Р; следует понимать двоичную функцию, отображающую появление или не- появление импульса ЛУ при поступлении импульса ЛХ. Индекс функции Р условно обоз начает наклоны линейных отрезков.Это приводит к снижению точности линейной аппроксимации заданной непрерывной функциональной кривой, а в отдельных случаях воспроизведение функциональных зави- ЗО симостей отмеченное можетпривести к значительной погрешности аппроксимации, неустра- сигналы в виде потенциалов, снимаемых с пимой нормированием (масштабированием) выходных шин дешифратора. Вход счетчика Заданной функции, т. е. уменьшает Возмож- интервалов апроксимации соединен с Выхоность воспроизведения устройством с доста- дох 1 счетчика приращений ргумента.точнОЙ точност 1 по различных фуници 011 альных - .5- 4 а чертеже 1;редставлсна схема прсооразозависимостей, вателя. Она содержит с;етчик 1 приращенийВследствие подключения ВыходОВ каскадов аргумента, схемы потенциально-н.1 пульсного двоичного реверсивного счетчика прирашений преобразования 21 - 2 ь формирователь 3 имаргумента к входам схем совпадения, выходы пульсных наборов, коммутатор 2, схемы И которых объединены сборкой, на выходе схе 51 - 54, дешифратор б, счетчик 7 1 штервалов мы сООрки (при поступлении на Ворые Вхо- аппроксимации, схемы ИЛИ 8 и 9, триггер ды схем совпадения разрсшающих сигналов знака 10, входы преобразователя 11 - 13; высо сборок) образуется последовательность вы- ходы преобразователя 14 - 16.соких и низких потенциалоВ, предс 1 аВля 1 ощая Ы. цифроВом функцпОпальном прсооразОВафункциональну 1 О Заисимост В по,еле применен метод кусочно-ли 1;с 11 НО 11 аптенциальной форме, 11 оэтому для преобразо- проксимации заданной непрсрывной кривой с вания этой зависимости из потенциальной последующей ступенчатой аппроксимацией формы в требуемую импульсную и для ис- л 1 шейпых отрсзков.ключения неоднозначности в некоторых точ- Точносгь функционального преобразования ках функции необходимо применять две схе определяется количеством инт рвалов апмы совпадения, две схемы сборки и линию за- проксимации, на которые разбш;ается диападержки, что услое схемное решение 11 зон изменения функции, точносгью задания логическое построение устройства. требуемых наклонов (количеством возможныхПрименение двоичного реверсивногоо счет- наклонов отрезков, аппроксимирующих функ- чика приращений аргумента и счетчика отрез цию на интервалах), точностью ступенчатой ков особенно при значительном количестве аппроксимации линейных отрезков на интер- разрядов в них или, что то же, при значитель- валах,ном количестве линейных отрезков и наклонов Цифровой функциональный преобразоваможет привести к одновременному срабаты- тель подготавливается к работе следующим ванию многих триггеров счетчиков, Напри- З 0 образом.мер, при переходе двоичного счетчика с чис- Функциональная кривая у=(х) нормирулом разрядов п из состояния 0111 в состоя- ется так, чтобы выполнялось соотношение ние 1000 одновременно срабатывают и триг- ( ду/гх(1, Диапазон изменения функции геров, Следствием этого является значительная разбивается на интервалы аппроксимации, на неравномерность отбора тока по цепи питания зБ каждом из которых полному приращению арв различные моменты времени. Зто снижает гумента ставится в соответствие число импульпомехоустойчивость устройства. сов ЛУ, равное степени числа 2, показатель коПоскольку вероятность ложных срабаты- торой п определяет число разрядов счетчика ваний, происшедших за счет внутренних приращений аргумента, участвующих в формифлуктуаций или воздействия внешних помех, 40 рованиивозможныхимпульсных наборов, Согтем выше, чем больше число разрядов, в ко- ласно применяемому в устройстве методу преторых одновременно происходит переключе- образования линейные отрезки представляются ние, то применение в преобразователе двоич- на интервалах аппроксимации ступенчатой ных счетчиков ведет к возрастанию динами- кривой, Гри поступлении на интервале апческой погрешности. 4 Б проксимации на вход преобразователя 13 Лй 1Цель изобретения - повышение точности, импульсов на выходе 16 получаем Ж импомехоустойчивости, расширение класса вос- пульсов в соответствии с заданным наклоном производимых функциональных зависимостей. отрезка. Поскольку счетчики работа 1 от в цикСущность изобретения заключается в том, лическом коде (например, коде Грэя), то на что в качестве реверсивного счетчика прира- Б 0 каждый входной импульс происходит изменещений аргумента и реверсивного счетчика ин- ние состояния только в одном разряде счетчитервалов аппроксимации используются счет- ка. Поэтому число возможных наклонов личики, работающие в циклическом коде (на- нейных отрезков, аппроксимирующих функ- пример, коде Грэя) и к обеим выходным це- цию, определяется числом импульсов ЛЛ=2". пям каждого из каскадов реверсивного счет Все возможные наклоны, реализуемые устрой 0171 1I П ЬЛ/71 чика приращений аргумента подключены схе- ством, оудут следующие: /2, /2, , /2 . мы потенциально-импульсного преобразова- Каждому из наклонов отрезков соответствуния, выходные сигналы с которых в виде им- ет определенная совокупность выходных импульсов одной полярности поступают в фор- пульсов, образуемая на выходах формировамирователь импульсных наборов. С его выхо теля импульсных наборов.дов через коммутатор функциональные набо- Для формирования функциональных наборы импульсов, соответствующие наклонам ров импульсов полное приращение функции линейных участков па интервалах аппрокси- на интсрвале аппроксимации, выраженное мации, поступают на входы соответствующих числом импульсов, представляется в виде сумсхем И на дрчгие входы которых подаются б 5 мы степеней числа 2, показатели которых мо 1 Г5 Ю 15 20 25 35 40 45 5 О 55 бо гут принимать значения от О до гг. Значения показателей степеней в разложении одновременно указывают, какие каскады счетчика приращений аргумента участвуют в формировании набора импульсов, соответствующего заданному наклону, Данное разложение определяет номера каскадов, с выходных цепей которых снимаются перепады напряжения, преобразуемые потенциально-импульсными схемами в импульсы одной полярности. Импульсы функционально группируются цепями формирователя импульсных наборов 3.Показатель О в разложении соответствует выходным цепям последнего каскада счетчика приращений аргумента, показатель 1 - выходным цепям предпоследнего каскада и так далее, показатель г - выходным цепям первого каскада. Согласно величине полного приращения функции на каждом из интервалов аппроксимации, выраженной в виде числа импульсов, при помощи коммутатора производится подключение выходов формирователя импульсных наборов к импульсным входам схем И, каждая из которых соответствует определенному интервалу аппроксимации.Для устранения неоднозначности преобразования при поступлении на шины счетчиков сигналов реверса (увеличение либо уменьшение значения аргумента) к формирователю импульсных наборов через схемы 2 - 26 подключаются обе выходные цепи каждого из каскадов счетчика приращении аргумента, участвующих в формировании наборов,Настройка на выполнение функционального преобразования состоит в подключении при помощи коммутатора необходимых выходных цепей формирователя импульсных наборов к импульсным входам схем И, соответствующих интервалам с заданными наклонами аппроксимирующих отрезков.Преобразователь рабо г;.ет следующим образом.При поступлении на вход счетчика приращений аргумента очередного импульса изменяет состояние один из триггеров счетчика. Перепад напряжения (например, отрицательный), снимаемый с выходной цепи каскада счетчика, дифференцируется схемой 2, подключенной к выходу триггера.С выходов схем 2 импульсы поступают на определенные цепи формирователя импульсных наборов, на выходах которого появляются совокупности импульсов, каждая из которых соответствует одному из возможных наклонов аппроксимирующих отрезков. Соответствующие выходы формирователя при задании программы работы подключаются при помощи коммутатора к одним из входов схем И.Импульсы проходят на выход схемы И, если на другом ес входе имеется разрешающий потенциал, снимаемый с выходной шины дешифратопа. Число выходов дешифратора,как и число схем И, равно количеству интервалов аппроксимации, Один выход дешифратора управляет воспроизведением только одного отрезка аппроксимирующей функции. В произвольный момент времени разрешающий потенциал имеется на выходе лишь той шины дешифратора, которая соответствует отрабатываемому интервалу аппроксимации.При изменении кода числа, записанного в счетчике интервалов аппроксимации, преобразователь переходит на отработку участка воспроизводимой кривой, соответствующего следующему интервалу.С выходов схем И 5 импульсы через схему ИЛИ поступают на выход 16 преобразователя.В момент достижения функцией экстремума на одной из выходных шин дешифратора, соединенный через схему ИЛИ 9 со счетным входом триггера знака 10, образуется перепад напряжения. Вследствие этого триггер знака меняет состояние ц на его выходе появляется сигнал о направлении изменения функции, которыц также поступает на выход преобразователя.Информация о направлении изменения аргумента подается в вцд сигналов ца соответствующие входы 11, 12 реверса счетчиков. Предмет изобретения Цифровой функциональный преобразователь, содержащий счетчик приращений аргу мента, входы реверса которого объединены с одноименными входамц счетчика интервалов аппроксимации и подключены соответственно к первому и второму входам преобразователя, третий вход которого соединен с входом счетчика приращений аргумента, схемы И, ИЛИ, коммутатор, дешифратор, вход которого подключен к выходу счетчика интервалов аппроксимации, выходы дешцфратора через первую схему ИЛИ соединены со счетным входом триггера знака, выходы которого подключены соответственно к первому и второму выходам преобразователя, третий выход которого подключен к выходу второй схемы ИЛИ, входы которой соединены с выходами группы схем И, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, помехоустойчивости и расширения функциональных возможностей преобразователя, в него введен формирователь импульсных наборов, входы которого через схемыпотенциально-импульсного преобразования подключены к соответствующим выходам разрядов счетчика приращений аргумента, выход которого соединен с входом счетчика интервалов аппроксимации, выход формирователя импульсных наборов через коммутатор соедццсц с первыми входами группы схем И, вторые входы которых подключены к соответствующим выходам дешифратора.454544 Корректор А. Дзесова Редактор Е. Гончар Заказ 279/7 Изд. Мз 280 Тираж 624 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, Ж-З 5, Раушская наб., д. 45