Число-импульсный функциональный преобразователь

Союз Соеетскик Социалистических Республик(5 ЦМ, К,з с присоединекием заяаки Ио(23) Приоритет 6 06 Г 7/60 Государетеенный оиитет СССР. яо делан изобретейий н отратяй(54) ЧИСЛО-ИМПУЛЬСНЫЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Устройство относится к автоматике и вычислительной технике и может быть испОльзовано либо в качестве автономного устройства для обработки число- импульсной информации, либо в соста" ве цифровых интегрирующих машин,развертывающих измерительных систем или других специализированных вычислительных устройств.Известен функциональный преобразователь, предназначенный для формирования приращения функции ау по задан" ному приращению аргумента дх и содержащий блок памяти коэффициентов,подключенный к блоку число-импульсного умножения, и счетчики приращений (1,).К недостаткам его следует отнести невозможность воспроизведения функций, имеющих первую производную бдльще единицы и низкую точность, обусловленную кусочно-линейной аппроксимацией.Из известных устройств наиболее близок по технической сущности к предлагаемому преобразователь, содержащий счетчик приращения функции, блок памяти, блок число-импульсного умножения, два ключа, два элемента И, первый триггер, два элемента ИЛИ, причем выход дополнительного разряда блока памяти подключен к управляющимвходам ключей, информационные входыкоторых подключены соответственнок выходу блока число-импульсного ум-,:ножения и входу преобразователя,выходы ключей подключены соответственно к первым входам первого и второгоэлементов ИЛИ, вторые входы которых 1 О подключены к выходу первого элементаИ, первый вход которого соединен свходом опорной частоты преобраэовате"ля, а второй " с выходом первоготриггера, первый вход которого соединен с выходом второго элемента И,первый и второй входы которого соединенысоответственно с входом преобразователя и выходом дополнительного разряда блока памяти, второй вход первоготриггера соединен с выходом блока 2 О число-импульсного умножения, выходпервого элемента ИЛИ соединен с первым входом счетчика приращения функ"ции и выходом преобразователя, выход второго элемента ИЛИ соединен сюйпуиьсным входом блока число-импульсного умножения 2 1.Недостаток этого преобразователя -низкая точность.Цель изобретения в , повышение точ ности воспроизведения функции.г"состояние где Поставленная цель достигается тем,что в преобразователь цополнительновведены два элемента И, два элемента ИЛИ, второй триггер, элемент задержки и накапливающий сумматор,информационный вход которого подключенк выходу блока памяти, вход которогосоединен с первым выходом счетчикаприращения Функции, выходы накапливающего сумматора соединены с информационным входом блока число-импульсного умножения, установочныйвход накапливающего сумматора черезэлемент задержки подключен к второмувыходу счетчика приращения функциии первому входу третьего элемента И,выход которого соединен с первыми 5входами третьего и четвертого элементов ИЛИ, вторые входы которых подключены к третьему выходу счетчикаприращения функции и выходу четвертого элемента И, первый вход которого Щсоединен с третьим выходом счетчикаприращения функции, вторые вхоцытретьего и четвертого элементов Исоединены соответственно с прямым иинверсным выходами второго триггера,выходы третьего и четвертого элементов ИЛИ подключены соответственно квходу второго триггера и второму входу счетчика приращения функции.Блок-схема преобразователя представлена на чертеже.Преобразователь содержит третийэлемент ИЛИ 1, второй триггер 2,третий и четвертый элементы И 3 и 4,четвертый элемент ИЛИ 5, элемент 6задержки, блок 7 число-импульсногоумножения, накапливающий сумматор 8,блок 9 памяти, счетчик 10 приращенияфункции, ключи 11 и 12, второй элемент И 13, первый триггер 14, первый элемент И 15 и первый и второй 40элементы ИЛИ 16 и 17.Преобразователь работает следующим образом,Формирование приращения Ьу Функции у по заданному приращению аргумента дх осуществляется с использованием двух видов кусочной аппроксимации по оси у. На каждом из участков функции заменяется параболой второго порядка 0 у =уа+Ь(х-х) Ь-х;). (1) В свою очередь 1-ый участок разбивается напромежуточных интервалов, а парабола (1) воспроизводится линейными отрезкамиу".у с+а,дх, ( 2) у - значение функции у в точдх=х-х - приращение аргумента на1-ом промежуточном интервале; С и д - коэффициенты, постоянныена протяжении всего 1-гоинтервала",ьс7= ЬФ,1 гь - шаг квадратичной аппрок 4симации,Ьг- промежуточный шаг.В соответствии с выражением (2)величина приращения ду вычисляетсяпо моделирующим зависимостям, которые для 1-го участка разбиения функции у имеют видР, (МдХ 1д Х 2 фффь - р , 14)где И - С 1+ д,.1дх ду - приращения аргумента и функции, представленныечислом импульсов,С + д3 ййф- коэффициент,определяющий наклон (той же) воспроизводимой функции, когда еепервая производная ду/дх(,С,( + д, 3 =2 й- коэффициент,опЫределяющий наклон той же функциив области, где сЬ 1 йх 7 (,%С , д; - коэффициенты, хранимыев блоке 9 памяти,е " разрядность блока 7 числоимпульсного умножения,2 = И дополнительного старщего разрядаблока памяти, характеризующеевеличину производной Функции. фЗначение двоичного кода йС" + ) - дф формируется путем сложения в накапливающем сумматоре 8 выходного кода С или д блока 9 памяти по импульсам ), прйходящим через элемент б задержки с выхода первых щ разрядов (СЧ 1) счетчика 10 приращения функции.МУправление выбором коэффициентом С и д осуществляется схемой Форми, 4рования адресных импульсов (блоки 1-5), которая работает следующим образом.В исходном состоянии триггер 2 установлен в "1", счетчик 10 приращения Функции обнулен, в накапливающий сумматор 8 занесен код Со, выбФ ранный из блока 9 памяти по нулевому адресу. Код Со = И о обеспечивает на 3чальный наклой функции у.При заверщении развертывания функции на первом промежуточном интервале, т.е, при значении кода в счетчике 10 ду = 2 фф, импульс переполнения1 через элемент И 3, а затем эле860071 мент ИЛИ 5 увеличивает содержимоестарших разрядов счетчика приращения функции 10 на единицу, а черезэлемент ИЛИ 1 по заднему фронтусбрасывает триггер 2 в "0".Из блока 9 памяти выбирается коэфФициент дф и тем же импульсом ) 1(через элемент задержки) прибавляется к содержимому накапливающего сумматора 8. Так формируется кодН 4 - Сф+ ф,При дальйейшем поступлении приращения Ау импульсы переполнения ) сосчетчика 10 суммируют код дф с содержимьж сумматора 8 при переходе от одного промежуточного участка аппроксимации к другому, В результате на вы Юходе сумматора 8 получен ступенчатоизменяющийся код Н; (в известном преобразователе Е 2 3 Н соитий), чтопозволяет более точно воспроизводитьзаданные функции. 20После окончания воспроизведенияфункции на квадратичном интервале,т.е. при поступлении на вход счетчика 10 количества импульсов ьу = Ь.12 ф. М, импульс переполнениявыби- ррает приращение нового наклона Сф а,у Узатем снова устанавливает триггер 2в состояние "1". Далее работа схемыФормирования адресных импульсов припереходе от 1-го участка к+ 1-омуповторяется.Рассмотрим работу предлагаемогоФункционального преобразователя вдвух режимах, выбор которых определяется состояниемР. дополнительногоФразряда в ,одного кода блока 9я 5ти еКаждое из выражений (3) и (4) реализуется с помощью блока 7 число-импульсного умножения, который можетбыть построен либо на основе дэоичного умножения, либо на основе накапливающего сумматора. На один вход блока 7 подается параллельный двоичныйкод Н , на второй - число импульсов,равное п, При этом результат умножения Е связан с и и Н соотношением.Ии2 юСледует заметить, что Н представ- ррляет собой двоичный код числа, которое может принимать значения в пределах от О до 2 - 1, Поэтому 2 всегда1 именьше и,Из выражения (7) которое аналогично (4 ), видно, что - - ) 1,поДьхскольку Н,( всегда меньше 2.Таким Ьбраэом, при Р = О преобразователь обеспечиваетаппроксимациюучастка функции с -у"- 1, а приддхР = 1 - аппроксимацию функции с 0 дхй тПредлагаемый число-импульсныйфункциональный преобразователь наряду с возможностью воспроизведения)65 высокими точностными карактеристнкаЕсли предположить, что Р = О, то в этом случае Р разрешает прохождение импульсов приращения ьх через ключ 12 и далее через элемент ИЛИ 17 на вход блока 7 число-импульсного умножения, на другие входы которого поступает М с выхода накапливающего сумматора 8, С выхода блока 7 импульсы, количество которых определяется соотношением (5), поступают че- рез ключ 11 и элемент ИЛИ 16 на выход преобразователя и на вход счетчи-, ка 10 приращения Функции.В рассматриваемом режиме выражение (5) аналогично (3) при И = ьх, поэтоМу приращение Функции Ьу меньше приращения аргумента Ьх, так как Н /;2 всегда меньше единицы.Таким образом, при Р = О преобразователем формируется приращение Функции у(х), для которойдУ/дк 1В другом режиме, когда Р = 1,клюМ чи 11 и 12 заперты и импульсы приращения ьх поступают через элемент И .13 на первый установочный вход триггера 14, который предварительно уста" вовлек в "Оп.Первый импульс приращения ь х пе-. реводит триггер 14 в "1".Единичный потенциал триггера 14 разрешает прохождение частоты Го через элемент И 15 на элемент ИЛИ 17 и далее на вход блока 7 число-импульсного умножения, С выхода элемента И 15 импульсы частоты Г через элемент ИЛИ 16 поступают на выход преобразователя и являются импульсами приращения Функции ду.Первый же импульс, который появится с выхода блока 7 после импульса ьх, установит триггер 14 по второму установочному входу в исходное состояние и прекратит подачу Г на вью ход преобразователя. Описанный процесс повторяется для всех вновь приходящих импульсов приращения ьх. При этом на выходе блока 7 число-импульсного умножения будет сформировано количество импульсов= дх.Учитывая соотношение (5),можно записать, чтоьу й, (6) так как в рассматриваемом режиме на вход блока 7 число-импульсного умножения приходит количество импульсов, равное приращению функции ьу.Заменив в (6) переменнуюна Дх, получають 1( ( 1860071 Формула изобретения каэ 7549/32 Тир 745 Подписно ВНИИПИ евт , г. жго од, ул. роектна ми. Например, для функции у = сцх, х 60-.80 ) максимальная абсолютная погрешность прототипа при разбиении .оси у на 16 участков составляет 0,2.Предлагаемый преобразователь при тех же условиях дает 0,02. Точность воспроизведения функции повышается на порядок. Достоинством предлагаемого преобразователя является также то что количество промежуточных интервалов разбиения не усложняет преобразователь и зависит от выбора раз О ряда щ счетчика приращения функции 10, с которого необходимо снимать импульсы ). Положительной.особенностью преобразователя является отсутствие накопления ошибок при пере э ходе от одного промежуточного участка к другому (за счет выбора его длины, равной 2 ф), Преобразователь имеет простую структуру и легко может быть реализован на современной Щ элементной базе цифровой техники. Кроме того, он может быть использован в качестве цифрового генератора Функций для развертывания их во времени. Для этого на вход преобразователя достаточно подать постояннуюдтактовую частоту Р 6, а значение2)Функций снимать со счетчика 10. Число-импульсный функциональный йреобразователь, содержащий счетчик приращения Функции, блок памяти, блок 35 число"импульсного умножения, два ключа, два элемента И, первый триггер, два элемента ИЛИ, причем выход до- полнительного разряда блока памяти подключен к управляющим входам клю О чей, информационные входы которых подо ключены соответственно к выходу блока число-импульсного умножения и входу преобразователя, выходы ключей подключены соответственно к первым входам первого и второго элементов ИЛИ, вторые входы которых подключены к выходу первого элемента И, первый вход которого соединен с входом опорной частоты преобразователя, а второй -М с выходом первого триггера, первыйвход которого соединен с выходом второго элемента И, первый и второй входы которого соединены соответственнос входом преобразователя и выходомдополнительного разряда блока памяти,второй вход первого триггера соединен с выходом блока число-импульсного умножения, выход первого элементаИЛИ соединен с первым входом счетчика приращения функции и выходом преобразователя, выход второго элементаИЛИ соединен с импульсным входом блока число-импульсного умножения, о тл и ч аю щ и й с я тем, что, сцелью повышения точности, в него введены два элемента И, два элементаИЛИ, второй триггер , элемент задержки и накапливающий сумматор, информационный вход которого подключенк выходу блока памяти, вход:которогосоединен с первым выходом счетчикаприращения функции, выходы накапливающего сумматора соединены с информационным входом блока число-импульсного умножения, установочный вход накапливающего сумматора через элементзадержки подключен к второму выходусчетчика приращения функции и первому входу третьего элемента И, выходкоторого соединен с первыми входамитретьего и четвертого элементов ЯЛИ,вторые входы которых подключены ктретьему выходу счетчика приращенияфункции и выходу четвертого элементаИ, первый вход которого соединен стретьим выходом счетчика приращенияфункции, вторые входы третьего и четвертого.элементов И соединены соответственно с прямым и инверсным выходами второго триггера, выходытретьего и четвертого элементов ИЛИподключены соответственно к входувторого триггера и втс,рому входусчетчика приращения функции,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 428413, кл. 6 06 Г 7/38, 1974.2, Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2648851/18-24,ял. 8 06 Е 7/38, 29.01.79 (прототип).