Линейный интерполятор

(111 5 О ОП ИСАНИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕ,ПЬСТВУ(22) Заявлено 05.07,74 (21) 2041548/18-24с присоединением заявки-1) М Клб 066 7/30 аударстввнный нвмитвоввтв Министров СССРВ делам изобретенийи вткрьпнй(72) Авторы изобретения Алексеев, В. А. Обходов, А. А, Петухов, В, Г. Сидоричев иВ. П. Слынько Институт технической кибернетики АН Белорусской СС 71) Заявител ИНЕЙНЫЙ ИНТЕРПОЛЯТ 1Изобретение относится к автоматике и вы 1 ислительной технике, в частности к устройствам для функционального преобразования информации, представленной величинами узловых ординат интерполируемой функции.Известен линейный интерполятор, содержащий декодирующую матрицу резисторов, вход которой подключен к первому входу интерполятора, а выходы соединены с первыми входаии соответствующих переключателей аналоговых сигналов, вторые входы которых подключены ко входам приращения аргумента интерполятора; первые выходы переключателей аналоговых сигналов соединены с шиной нулевого потенциала, а вторые выходы - со входом операционного усилителя с резистором в цепи отрицательной обратной связи. Известный интерполятор характеризуется низкой точностью воспроизведения функций и малым быстродействием, ограниченным уровнем 100 - 200 кГц.Предложенный линейный интерполятор, с целью повышения точности и быстродействия содержит дополнительную декодирующую матрицу резисторов, вход которой подключен ко второму входу интерполятора, а выходы соединены с третьими входами соответствующих переключателей аналоговых сигналов, выполненных по мостовой схеме.На фиг. 1 представлена функциональная схема предложенного интерполятора; нафиг. 2 - функциональная электрическая схема использованного в интерполяторе переключателя аналогового сигнала,Функциональная схема интерполятора содержит декодирующую матрицу 1 резисторов (например, типа 1 т,=2 К), выходами поразрядно через первые входы переключателей аналоговых сигналов 2 соединенную со10 входом операционного усилителя 3 с резистором 4 в цепи отрицательной обратной связи.Вторые входы переключателей 2 соединенысо входами приращения аргумента 5. Дополнительная декодирующая матрица 6 резисто 15 ров выходами поразрядно подключена к третьим входам переключателей аналоговых сигналов 2. Цифрами 7 и 8 обозначены входыинтерполятора, к которым подключаются источники напряжений У, и У;.узловых20 ординат интерполируемой функции (т=О, 1,2), в общем случае переменных, не равныходна другой по величине и по знаку,Резисторы декодирующих матриц 1 и 6 врассматриваемом примере взвешены по25 двоичному закону, а в общем случае могутбыть взвешены по любому закону, соответствующему закону образования кода Мприращения аргумента. Переключатель аналогового сигнала 2, выполненный по мостоЗО вой схеме состоит из последовательно соеди3ненных транзисторов 9 - 12 (применены полевые транзисторы) и инвертора 13. Цифра. ми 14 - 21 обозначены паразитные емкости цепей затвор в ист и затвор в ст транзисторов 9 - 12.Переключатель 2 работает следующим образом. Пусть в исходном состоянии транзисторы 9 и 11 закрыты, а транзисторы 10 и 12 - открыты Тогда ток разряда 1 в, вытекающий с одного из выходов матрицы 1 через открытый транзистор 10 поступает на инвертирующий вход операционного усилителя 3, а ток 7 вытекающий с одного из выходов матрицы 6 через открытый транзистор 12 замыкается на шину нулевого потенциала. В установившемся режиме паразитные емкости 14 - 21 разряжены.При поступлении на вход 5 единичного отрицательного скачка напряжения транзисторы 10 и 12 закрываются, а транзисторы 9 и 11 открываются положительным напряжением, поступающим с выхода инвертора 13 на их затворы. В моменты переключения емкости 14 - 21 заряжаются в полярности, указанной на фиг. 2 знаками + и- . Если допустить, что все упомянутые емкости равны, то заряд, накапливаемый в течение времени фронта положительных и отрицательных переключающих импульсов в емкости 14, компенсируется зарядом обратного знака, накапливаемым в емкости 15; заряд, накапливаемый в емкости 16, компенсируется зарядом противоположного знака емкости 17 и т. д. При условии равенства фронтов коммутирующих импульсов происходит полная компенсация токов, протекающих в паразитных емкостях, и задержки переключения по этой причине не происходит.В установившемся режиме ток 1, коммутируется через открытый транзистор 9 на вход усилителя 3, а ток 1 через открытый транзистор 11 - на шину нулевого потенциала Поскольку вход усилителя 3 (точка 0) всегда имеет нулевой потенциал, а вторая точка, на которую поочередно коммутируются токи 1, и 1 также имеет нулевой потенциал, то переключатель 2 работает в режиме переключения токов, Это не требует высоких управляющих потенциалов (т. е. сложной схемы цепи управления переключателем) и не ставит жестких ограничений на величины резисторов матриц 1 и 6. Эти резисторы могут быть как угодно большими и тем не менее их паразитные реактивности никак не сказываются на быстродействие схемы в моменты переключенная (ибо топки 1, и 1 в фактически коммутируются то к нулевому потенциалу точки 0 операционного усилителя, то к шине нулевого потенциала, т. е. не меняют своей величины и направления).Работа описанного переключателя в режиме переключения токов с практически полной компенсацией паразитных межэлектронных емкостей 14 - 21 обеспечивает ему максимально возможное быстродействие, опреде 506873 30Ух=о 2 пи;где уровень квантования напряже 2 в ния У,.и - разрядность кода У,Ку - коэффициент усиления усилителя 3;У, - инверсное значение кода У,. аргумента;С учетом известного равенства при У,= 0 имеем из (1);вых Ку35 40 В конце -го интервала интерполяции 45 Переключатели 2 коммутируют ко входуусилителя 3 все звенья декодирующей матрицы, а звенья матрицы 6 - к шине нулевого потенциала, поэтому напряжение на выходе интерполятора равно(2)вых = Ку1-1х=фыввв 55 При любых других значениях У(О ( У, ( У ) ко входу усилителя 3подключаются звенья декодирующей матрицы 1, соответствующие значащим разрядам кода У и звенья декодирующей матрицы 6, соответствующие значащим разрядам кода У, а напряжение на выходе интерполятора определяется в этом случае по более об щей формуле 4ляемое миллионами переключений в секунду.Отсутствие сложной схемы управления, включающей, например, стабилизаторы тока базовых цепей, источники повышенного управляющего напряжения и другие, как это имеет место в переключателях напряжения, делают его весьма простым, требующим для реализации небольшое количество оборудования.щ Использование предложенного переключателя в линейном интерполяторе позволяет существенно повысить быстродействие последнего.Линейный интерполятор работает на -минтервале интерполяции, характеризуемом наличием на входах 7 и 8 напряжений У, и 01, пропорциональных соответственно величинам -й и (+1)-й узловых ординат интерполируемой функции следующим образом.20 В начале интервала интерполяции значение текущего аргумента У = О, При этом переключатели аналогового сигнала 2 подключают все звенья декодирующей матрицы 1 ко входу усилителя 3, а все звенья де кодирующей матрицы 6 - к шине нулевогопотенциала. Напряжение на выходе интерполятора при этом равноУКу У (1)Г+где - - уровень квантования напряжеВ) Цния Е/;+.Преобразуя выражение (3) с учетом равенства М= У, - Л,. получаемУ,= К(М, - У,), (4)Полученная формула (4) описывает процесс линейной интерполяции в явном виде.Таким образом, предложенное устройство выполняет операцию линейного интерполирования, Поскольку переключатели 2 в нем работают в режиме компенсированных переключателей тока, получены высокое быстродействие схемы и точность ее работы (из-за уменьшения двнаиической погрешности),Предложенный интерполятор удобен для изготовления в интегральном исполнении,Линейный интерполятор, содержащий декодирующую матрицу резисторов, вход кото рой подключен к первому входу интерполятора, а выходы соединены с первыми входами соответствующих переключателей аналоговых сигналов, вторые входы которых подключены ко входам приращения аргумента ин О терполятора; первые выходы переключателей аналоговых сигналов соединены с шиной нулевого потенциала, а вторые выходы - со входом операционного усилителя с резистором в цепи отрицательной обратной связи, 15 отличающийся тем, что, с целью повышенияточности и быстродействия, он содержит дополнительную декодирующую матрицу резисторов, вход которой подключен ко второму входу интерполятора, а выходы соединены с 20 третьими входами соответствующих переключателей аналоговых сигналов, выполненных по мостовой схеме.липов рректор О. Тюри Тюрин кто писное д о сударствпо де 035, Моск Заказ 4907 Из ЦНИИПИ Го,А 92 Тираж 864нного комитета Совета Министроам изобретений н открытийа, Ж, Раушская наб д. 4/5