Генератор функций

1057966 аналоговых преобразователей, соеди"ненных выходами с выходами запоминающего устройства, аналоговыми входами - с шинами разнополярннх опоомьр Изобретение относится к автоматикеи вычислительной технике и может быть использовано, в частности, для воспро изведения Функций времени в моделирующих устройствах, 5Известен генератор Функций, содер-жащий блок управления, компаратор, нуль-орган, переключатель полярности, счетчик, блок памяти, циФроаналоговые преобразователи, выходной сумматор, 10 интегратор, дополнительный сумматор, источник опорного напряжения 1 3 .Генератор воспроизводит кусочнолинейную Функцию, Недостаток его заключается в негладком характере выход ного напряжения. Кроме того при генерации длительных. Функций возрастает .погрешность интегратора, цто приводит к ухудшению точности всего устройства.. известен функционельный генератор 20 для реализации полиномиальных сплайковсодержащий кусочно-линейный ап" проксиматор, интеграторы, блок сравнения и микропроцессор 23 .Недостатком генератора является 5конструктивная сложность.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности является гене ратор Функций, содержащий генератор импульсов и первый счетчик, соеди- ЗО . нейный выходом с входом первого запо" минающего устройства, выходы которого подключены к входам установки начальных условий интеграторов первой груп" ,пы, каждый 1- (11 С и), где и - 35 количество интеграторов в группе из которых соединен сигнальным входом с выходом+1.)-го интегратора первой группы, а сигнальный вход и -го интегратора подклюцен к выходу опера ционного усилителя, соединенного вхо- дами с выходами ключей ряда групп, подключенных сигнальными входами к выходам первого запоминающего устройства, а управляющими входами - к соответствующим выходам первого счет цика, соединенного счетным входом с напряжений, а циФровыми входами - свыходами циФрового блока памяти, адресный вход которого является входомзапоминающего устройства. выходом генератора импульсов, а первым выходом - с входами обнуления ин. ,теграторов первой группы,Недостатком генератора Функций является пониженная инструментальная точность воспроизведения Функций времени.Цель изобретения " повышение точности воспроизведения Функций.Для достижения цели в генератор Функций, содержащий генератор импульсов и первый счетчик, соединенный выхоходом с входом первого запомийающегоустройства, выходы которого подключены к входам установки начальных условий интеграторов первой группы, каждый 1-й (11и, где и - количество интеграторов в группе ) из которыхсоединен сигнальным входом с выходом+1)-го интегратора первой группы,дополнительно введены второй счетцик,второе запоминающее устройство, вторая группа из и интеграторов, переклюцатель, делитель частоты, триггер,элемент задержки и элементы И, первыйиз которых подключен первым входом кшине запуска генератора Функций, уп"равляющему входу генератора импульсови к первому входу второго элемента И,вторым входом - к первому выходу триггера, управляющему входу переключателя и к первому входу третьего элемента И, а выходом - к входам управлениярежимом работы интеграторов первойгруппы, сигнальный вход и-го из которых соединен с соответствующим выходом первого запоминающего устройства,а выход первого интегратора первойгруппы подключен к первому сигнальномувходу переключателя, сОединенного выходом с выходной шиной генератораФункций, причем выход генератора импульсов подключен через делитель цастоты к ахну элемента задержки и ксцетнбму входу триггера, соединенноговторцм выходом с вторым входом второгоэлемента И и с первым входом четвер3 1957966 4того элемента И, подключенного выхо" к первому входу третьего элемента И 17 дом к счетному входу первого счетчика, а выходом - к входам управления режи- а вторым входом - к выходу элемента мом Работы интеграторов 11 группы 1 О. задержки и к второму входу третьего Сигнальный вход 1 Е."го из интеграторов элемента И, соединенного выходом со 5,)1.соединен с соответствующим выходом счетным входом второго счетчика, под" .запоминающего устройства 8, а выход , ключенного выходом к входу второго за- первого интегратора 11 подключен к перпоминающего устройства, выходы которо- вому сигнальному входу переключателя го соединены соответственно с входами 14, соединенного выходом с выходной ши установки начальных условий интегра ной генератора функций. Выход генера-, торов второй группы и с сигнальным тора 1 импульсов подключен через .дели входом .б -го интегратора второй груп" тель 3 частоты к входу элемента 5 за" пы, причем каждый 1 -й (111 ) ин- держки и к счетному входу триггера 4, тегратор второй группы подключен соединенного вторым выходом с вторым .сигнальным входом к выходу ( +1) го 15 входом элемента И 16 и с,первым вхоинтегратора второй группы, выход пер дом четвертого элемента И 18. ваго интегратора второй группы соеди- Элемент И 18 подключен выходом к нен с вторым сигнальным входом пере- счетному входу счетчика 6, а вторый ключа 1 еля, а входы управления режимом входом - к выходу элемента 5 задержки работы интеграторов второй .группы 20 и к второму входу элемента И 17 соподключены к выходу второго элемен- единенного выходом со счетным входом та И. счетчика 7. Счетчик 7 подключен выхоПри .этом каждое запоминающее уст- . дом к входу запоминающего устройст" .Ройство содержит цифровой блок памяти ва, выходы которого соединены сооти группу из Ь +1)-го цифроаналового 25 ветственно с входами установки навых преобразователей, соединенных вы- чальных условии интеграторов 13 втоходами с выходами запоминающего устРой рой группы 12 и с сигнальным входом . ства, аналоговыми входами - с шинами о-го интегратора 13 группы 12. Каждый разяополярных опорных напряжений, а 1-111( и )интегратор 13 группы 12. цифровыми входами - с выходами Чифро- подключен сигнальным входом к выходу30вого блока памяти, адресный вход ко+1)-го интегратора 13, выход перво-. торого является входом запоминающего го интегратора 13 соединен с вторым . устройства, сигнальным входом переключателя 14,На чертеже изображена блок-схема а входы управления режимом работы ин. генератора функций. теграторов 13 подключены к выходу элеГенеРатоР фУнкций содеРжит генера- мента И 16. Каждое из запоминающих35тор 1 импульсов, шину 2 запуска, дели устройств 8 и 9 содержит цифровой тель 3 частоты, триггер 4, элемент 5 блок 19 памяти и группу из (и +1)-го задержки первый и второй счетчики 6 цифроаналоговых преобразователей 20, и 7, первый и второй запоминающие уст соединенных выходами с выходами за 40ройства 8 и 9, первую группу 1 О ин поминающего устройства, аналоговыми теграторов 11, вторую группу 12 ин- входами с шинами разнополярных опортеграторов 13, переключатель 14 и эле- ных напряжений Ою, а цифровыми вхо"менты И 15 -18. Первый счетчик Ь со- дами - с выходами блока 19 памяти, единен выходом с .входом первого запо- адресный вход которого является вхоминающего устроиства 8, выходы котоРо дом запоминающего устройства,м.45го подключены к входам установки на" В основу работы генератора функчальных условий интеграторов 11 груп- ций положена аппроксимация воспроизпы 10, каждый 1-й 0 44 П) 1 ГАе и водимой функции полиномиальным сплайколичество интеграторов в группе ) из ном степени и, который на произволькоторых соединен сигнальным входом с 50 ном 1-ом подинтервале аппроксимации выходом (1 + )-го интегратора 11 длины аФ имеет вид группы 10, Первый элемент И 15 подключен первым входом ь шине 2 запускагенератора функций, управляющему входу . Ч.(Ц= С с . 1-1, , 1)3;), 1 генератора 1 импульсов и к первому 55 ) 1:о3 входч второго элемента И 16, вторымвходом - к первому выходу триггера 4, где Ф- коэффициенты аппроксимации;управляющему входу переключателя 14 и-. узловое (начальное) значе-ния аргумента Ф на-ом подинтервале аппроксимации,Степень сплайна определяется числом последовательно соединенных интеграторов (на чертеже изображена блок-схема генератора функций для случая воспроизведения кубических сплайнов , Длина йт каждого из под" интервалов аппроксимации регулируется изменением коэффициента деления делителя 3 частоты. Праданных зна чениях коэффициентов юфункции (1) и единичных коэффициентах передачи интеграторов 11 и 13 на сигнальные входы первых интеграторов каждой группы должно подавляться напряжение, пропорциональное Ь в (-11 и й а на входы установки начальных условий интеграторов - напряжение, поопбрциональное Ъ= (-1)с 1,где 1 - текущий порядок производной навыходе интегратора относительно Функ Ции Ч ЦПервая группа 1 О интеграторов 11 и запоминающее устройство 8 предназ-, начены для воспроизведения сплайна на всех нечетных подинтервалах аппро ксимации, а узлы 9 и 12 - на четных интервалах аппроксимации.Каждый из интеграторов 11 и 13 имеет два режима Функционирования: режим "Подготовка" и режим "Работа", Переход из одного режима в другой вы" полняется по управляющим сигналам на выходе элементов И 15 и 16: если двоичная переменная на выходе элемента И равна "0", то реализуется режим "Подготовка", в противном случае реализуется режим "Работа". В режиме "Подготовка" входные цепи интеграторов разрываются и осуществляется заряд интегрирующих емкостей до тех , значений напряжений начальных условий, которые устанавливаются на выходах запоминающих устройств. В режиме "Работа" входные цепи интеграторов замыкаются. что Фактически означает решение неоднородного дифференциального уравнения ь -го порядка с заданными начальными условиями.Выходная шина генератора Функций связана с выходом переключателя 14, Логика работы переключателя такова: если двоичный сигнал на егб управляющем входе равен "1", то на выход переключателя коммутируется напря.жение с выхода первого интегратора, группы 10; в противном. случае на вы ход переключателя коммутируется напряжение с выхода первого интегратора группы 12Непосредственно перед началом Формирования заданной функции времени на устройство подается сигнал "Начальная установка", который сбрасывает в "0" триггер 4, счетчики 6 и 7, а такжеразрешает считывание информации иэблоков 19 памяти (цепи подачи этого сигнала не показаны ). Теперь в счетчиках 6 и 7 будет сформирован кодадреса первой ячейки, который воздействует на адресные входы блоков 19памяти, В результате этого происходитсчитывание информации из первых ячеекблоков 19 памяти 9 на цифровые входы лае О, 4 Ц . Спустя время М на выходе делителя 3 частоты появляется импульс, который устанавливает в "1"триггер 4. Тем самым возникший единичный сигнал с выхода элемента И 16переводит в режим "Работа" интеграторы 13 второй группы. Поскольку инверсное значение триггера 4 соответ 55 цифроаналоговых преобразователей 20первого и второго запоминающих уст 20 ройств 8 и 9,Каждый иэ преобразователей 20 преобразует код соответствующего коэффициента Ъи Ъв пропорциональноеему напряжение с требуемым знаком.25 Поскольку сигнал запуска по шине 2отсутствует, то на выходах элементовИ 15 и 16 формируются нулевые двоичные сигналы, которые переводят в режим "Подготовка" все интеграторы,ЗО интегрирующие емкости которых (не показаны заряжаются до напряжений начальных условий, При этом на выходнойшине генератора функций появляется напряжение, пропорциональное Ч.(0,),так что переключатель 14 коммутирует35на выход напряжение с выхода первогоинтегратора группы 10,поступлением по шине 2 сигналазапуска включается генератор 1 им 40 пульсов, вьходные сигналы котороговоздействуют на делитель 3 частоты итриггер 4, Одновременно сигнал запуска Формирует "1" на выходе элементаИ 15, в результате чего первая группа 10 интеграторов 11 переводится врежим "Работа", При этом входные цепиинтеграторов замыкаются и образуетсяаналоговая вычислительная система для,рещения соответствующего.дифференциального уравнения при заданных начальных условиях на первом подинтерва.1057966 Составитель С.Казиновдактор С.Юско Техред Т.фанта Корректор А.Тяс 2 Тираж 706 Подписн ИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открыти 035, Москва, Ж, Раушская ыаб каз 9465/ д. 4/5 илиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная,ствует логическому "0", то на выходную шину с выхода первого интегратора группы 12 коммутируется решениесоответствующего дифференциальногоуравнения на втором и подинтервале.Спустя некоторую задержку, котораяпревосходит длительность установкитриггера 4, на выходе элемента 5 за,аержки Формируется .импульс, которыйсовместно с единичным сигналом навтором выходе триггера 4 дает "1" навыходе элемента И 18. Этот сигнал.воздействует на вход счетчика 6, увеличивая,его состояние на единицу,Вследствие этого в счетчике 6 оказывается записанным код адреса второйячейки, Считанная из этой ячейки информация используется в режиме "Подготовка" группы 10 интеграторов,приходом следующего импульса с выходаделителя 3 частоты группа 10 интеграторов пеоеключается в режим "Работа",а группа 12 интеграторов переводитсяв режим "Подготовка" и т.д.Остановка процесса воспроизведенияФункции происходит в момент временипоявления сигнала переноса с выходапоследнего разряда счетчика 7. Бслисигнал останова не Формировать, тоустройство будет работать в режиме периодического воспроизведения функции.В отличие от прототипа предлагаемый генератор Функций сохраняет требуемую точность воспроизведения Функций в течение практически неограниченного времени. Это следует из того,.15 что в режиме "Подготовка" интегрируа"щие емкости интеграторов периодическизаряжаются до точных значений напряжений начальных условий, соответству"ющих кодовым значениям коэффициентов,т.е. погрешность дрейфа накапливаетсяв режиме "Решение" и сбрасывается врежиме "Подготовка".