Аналого-цифровой функциональный преобразователь

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоцналнстнческнкРеспублик 970401(22) Заявлено 2104,81 (21) 3280718/18-24с присоединением заявки Мо(23) ПриоритетОпубликовано 361082, Бюллетень КО 40Дата опубликования описания 30.10.82 РМ Кп з а 06 Х 3/00 0 06 6 7/26 Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения А.И.Иванов и В.Н.Пеклер Челябинский ордена фЗнак Почетаф ф завод-АТеплопфибори Челябинский политехнический институт им. Ленийййогокомсомола Ъ(54 ) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ 1Иэобретейие относится к автома- тике и вычислительной технике, в частности к устройствам для нелинейного преобразования аналоговых сигналов датчиков первичной информации в цифровой код.Известен аналого-циФровой функциональный преобразователь, содержащий компаратор, интегратор, преобразователь напряжение-частотаи счетчик 11.Недостатком Функционального пре. образователя являются ограниченные .Функциональные возможности, так как он может осуществлять только квадратичное преобразование аналогового сигнала в цифровой код.Известен также аналого-цифровой . функциональный преобразователь, содержащий компараторы, блок управления, ключи, генераторы экспоненциального напряжения,.счетчик, регистр,.цифра-аналоговый преобразо" ватель, сумматор и запоминающий блок 12.Недостатком даннога Функциональ,ного преобразователя, позволяющего осуществлять полиномиальное преобразование аналогового сигнала в код, является пониженная точность ьоспроизведения полиномиальныхФункций.Наиболее близким к предлагаемому является аналого-цифровой функциональный преобразователь, содержащий преобразователь аналогового сигнала в число-импульсный код,подключенный информационным входомк шине ввода аргумента, а управляю"щим входом - к первому выходу блокауправления, соединенного вторым выходом с входом блока памяти, первыйвыход которого соединен с первым:входом основного сумматора, подключенЫго выходом к выходной шине аналого-цифрового функционального преобразователя, а вторыми входами квыходам элементов .И первой группы,соединенных первыми входами с третьимвыходом блока управления, а вторыми,входами с выходами первого счетчика и с первыми входами элементовИЛИ группы, соединенных вторыми входами с вторым выходом блока памяти, 25 а выходами с первыми входами элементов И второй группы, подключенных вторыми входами к четвертому выходу блока управления, а выходами кустановочным вхоцам второго счетчи ка, соединенного вычитающим входомс выходом генератора опорной частоты, управляющий вход которого подключен к первому выходу блока управления, соединенного входом с выходом второго счетчика, причем суггмирующий вход первого счетчика подключен к выходу преобразователя аналогового сигнала в число-импульсныйкоц 3.Недостатком прототипа являетсяпониженное быстродействие при выполнении полиномиального преобразования аналогового сигнала в циФровойКОДаЦель изобретения - повышение быстродействия. 15С этой целью в аналого-цифровойфункциональный преобразователь, содержащий преобразователь аналогового сигнала в число-импульсный. код,подключенный информационным входом к Щшине ввода аргумента, а управляющим -входом к первому выходу блока.управлений, соединенного вторым выходом с входом блока памяти, первыйвыход которого соединен с первым 25входом основного сумматора, дополнительно введены (и) сумматоров(где и - степень воспроизводимойполиномкальной Функции) и и регистров подключенных входами к выходу 3 Опреобразователя аналогового сигналаВ число-импульсный коЯ,1 а установоч-ными входами - к выходам блока памяти, причем каждый 1-й (1:".Ын)дополнительный сумматор соединен выходом с информационным входом 1-горегистра, а первым входом - с выходом (1+1)"го регистра и с вторымвходом.(1+1)-го дополнительного сумматора, причем первый регистр под"ключен выходом к второму входу первого дополнительного сумматора и квыходной шине аналого-циФрового.Функционального преобразователя, аи-й регистр соединен информационнымвходом и выходом соответственно с 45выходом и вторым входом основногосумматора.На чертеже изображена блок-схемааналого-цифрового Функциональногопреобразователя (для случая п=З),Устройство содержит преобразователь 1 аналогового сигнала в числоимпульсный код, блок 2.управления,блок 3 памяти, первый и второй до"полнительные сумматоры 4 и 5, основной сумматор 6 и первый, второйи третий регистры 7-9. Преобразователь 1 подключен информационнымвходом к шине, ввода аргумента ,управляющим входом к первому выходу 60блока 2 управления, а выходом куправляющим входам регистров 7"9Блок 2 управления соединен вторымвыходом с входом блока 3 памяти,подключенного первым выходом к,пер ному входу сумматора 6, а остальными выходами к установочным входам регистров 7-9. Каждый 1-й (1 й 1 ап) дополнительный сумматор соединен выходом с информационным входом 1-го регистра, а первым входом с выходом О+1) -го регистра и с вторым входом (1+1)-го дополнительного сумматора. Например, первый дополнительный сумматор 4 соединен выходом с информационным входом первого регистра 7, а первым входом с выходом второго регистра 8 и с вторым входом второго дополнительного сумматора 5. Первый регистр 7 подключен выходомк второму входу сумматора 4 и к выходной шине аналого-цифрового функционального преобразователя, а и-й (н=З) регистр 9 соединен информа" ционным входом и выходом соответст венно с выходом и вторым входом основного сумматора 6.Аналого-цифровой Функциональный преобразователь работает следующим образом.ПЕред началсм Работы по команде с блока 2 управления из блока 3 памяти в регистры 7-9 через установочные входы заносятся коэффициент а, а и а воспроизводимой полино 1 мйальйой функцииаоПх аРх аПипричем коэффицйент аэ подается на первый вход сумматора 6 из блока 3 памяти непрерывно во время всего цикла преобразования.Входное напряжение ОХ поступает на информационный вход преобразователя 1, который. преобразует его в пачку импульсов, причем количество ш импульсов в пачке прямо пропорционально входному напряжению. Импульсы с выхода преобразователя 1 поступают на управляющие входы регист ров 7-9. При приходе первого импульса с преобразователя 1 на управляющий вход регистра 7 в этот регистр заносится информация с выхода сумматора 4, при этом сумматор 4 осуществляет операцию сложенияу =ао+ацгде а. - коэффициент в регистре 8на 1-м шаге (1=1,2,3 пг).По фронту первого импульса сумма (ао+а, ) заносится в .регистр 7, Далее сумматор 4 осуществляет вычисление следующей сумгвг у=аэ+а +а так как сумма (а+а . ) поступает с ждсода регистра 7, а коэффициент а поступает с выхода регистра 8. На выходе регистра 7 после прихода в-го импульса Формируется значениегяу- .а + ф а,.оКоэфффициент а ., поступающий наЧвход сумматора 4 с выхода регистра 8, определяется выражениема,( = а+ Х акгде а коэффициент, занесенный врегистр 8 из блока 3 папяти перед началом работыэа - коэффициент, поступающийс выхода регистра 9, 1 Оа, =а +ЕаВ т 1:оЭ последнем выражении индекс 3. у коэффициента а отсутствует, так как ко: ффициет а постоянно поступает на вход сумматора б иэ блока 3 памяти и в процессе работы не изменяется.С учетом вышеизложенного выражение для выходного сигнааа пред,лагаемого преобразователя после прихода щ импульсов будет иметь видщ Н ВЧИ рфФОоФ.Х О +Х, Х О +,Х ХОзО 1-Офо 1 ОСфО3. ъ 25=оо+ф 1 Ю+ау +фффффТак как количество щ импульсов в пачке на выходе преобразователя 1 прямо пропорционально входному напряжению 0, то выражение для выходного сигнала аналого-цифрового функционального преобразователя будет6. ту = а+а 0+а У+а 0В случае необходимости воспроизведения полиномиальных Функций более высоких степеней увеличивается .количество дополнительно вводижх сумматоров и регистров.Таким образом, рассмотренныйаналого"цифровой функциональныйпреобразователь по сравнению спрототипом позволяет повысить быстродействие при нелинейном преобразовании аналоговых сигналов в код за счет совмещения во времени операций Формирования отдельных составляющих полинома и их суммирования, что и определяет технико-экономическую эфФективность его возможного применения.Формула из обретенияАналого-цифровой функциональныйпреобразователь, содержащий преобразователь аналогового сигнала в числоимпульсный код, подключенный информационным входом к шике ввода аргумента, а управляющим входом к перво"му выходу блока управления, соедивенного вторым выходом с входом бло,ка памяти, первый выход которогосоединен с первым входом основногосумматора, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения быстродействия, и него дополнительно вве"дены (и) сумматоров (где и " степень воспроизводимой полиномиальной Функции) и и регистров, подключенных управляющими входами к выходу преобразователя аналоговогосигнала в число-импульсный код, аустановочными входакя - к выходамблока памяти, причем кащей 1-й(М 1 л) дополнительный сумматорсоединен выходом г информационнымвходом 1-го регистра, а первым входом - с выходом (1+1)-го регистраи с вторым входом (1+1)-го дополнительного сумматора, причем первыйрегистр подключен выходом к второмувходу первого дополнительного сумма-.тора и к выходной шине аналого-цифрового функционального преобразова"теля, а и-й регистр соединен информационным входом и выходом соответственно с выходом и вторым входомосновного сумматора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРВ 228355, кл. 6 06 С 7/20, 1967.2. Авторское свидетельство СССРУ 702515, кл. Н 03 К 13/20, 1977.3. Авторское свидетельство СССРВ, 540270кл. 6 06 д 1/00, 1975 (прототип).970401 Составитель С. Каэ ннов Редактор Е.Папп Техред А.Бабинец.Корректор В.БутягаЮЮППП ффПатентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 О/61 Тираж 731ВНИИПИ Государственного комитепо делам изобретений и откры 113035, Москва, Ж, Раушская ПодписноеСССРий .аб., д. 4/5