Гибридный функциональный преобразователь

(51) б 06 С 7/26) б 3 0 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ининрудовотут раИ.К.Янгеляидетельство ССС 7/26,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(71) Харьковский ордена Тго Красного Знамени инстидиоэлектроники им. акад.(56) 1. Авторское св9 610137, кл. С 06 ЙЙ 06 ) 1/ОО, 1976.2. Авторское свидетельство СССР 728137, кл. С 06 С 7/26, 1978.З.Авторское свидетельство СССР834726, клЙ 06 1 3/00С 06 С 7/26,. 1979 (прототип)(54)(57) ГИБРИДНЫЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЬЙПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий аналого-цифровой преобразователь, подключенный входом к шине аналогового ввода аргумента гибридного Функционального преобразователя и к первому сигнальному входу переключателя, соединенного выходом с аналоговым входом первого цифроаналоговогопреобразователя, подключенного цифровым входом к выходу первого счетчика и к первому информационномувходу блока памяти, а выходом - кпервому входу выходного сумматора,соединенного вторым входом с выходом второго цифроаналогового преобразователя, подключенного цифровымвходом к выходу второго счетчикаи к второму информационному входу блока памяти, соединенного адреснымвходом с выходом третьего счетчикаи с входом блока индикации, управлянщим входом - с шиной. управлениярежимом работы гибридного функционального преобразователя и с управлякщими входами счетчиков, а выходами - с установочными входами первого и второго счетчиков, причем счетные входы счетчиков подключены кшине ввода счетных лпульсов, о тл и ч а ю Ш и й с я тем, что, сцелью .расширения области примененияэа счет преобразования цифровогоаргумента, в него дополнительно введены коммутатор, регистр и третийцифроаналоговый преобразователь, соединенный выходом с вторым .сигнальным входом переключателя, цифровымвходом старших разрядов - с выходом третьего счетчика, а цифровымвходом младших разрядов - с выходомрегистра, подключенного информационным входом к младшим разрядамшины цифрового ввода аргумента, ауправлякщим входом - к шине выборатипа аргумента, управлякщему входупереключателя и к управлянщему входу коммутатора, соединенного первым информационным входом со старшими разрядами шины цифрового ввода аргумента, вторым информационным входом - с выходом аналого-цифрового преобразователя, а выходом -с установочным входом третьего счетчика.Наиболее близким к предлагаемому является гибридный функциональный преобразователь, содержащий аналого-цифровой преобразователь, подключенный входом к шине аналогового ввода аргумента и к первому сигнальному входу переключателя, соединенного выходом с аналоговым входом первого цифроаналогового преобразователя, подключенного цифровым входом к выходу первого счетчика и к первому информационному входу блока памяти, а выходом - к первому вхОду выходного сумматора, 40 соединенного вторым входом с выходом второго цифроаналогового преобразователя, подключенного цифровым входом к выходу второго счетчика и к второму информационному входу блока памяти, соединенного адресным входом с выходом третьего счетчика и с входом блока индикации, управляющим входом - с шиной управления режимом работы гибридного функционального преобразователя и с управляющими входами счетчиков, а выходами - с установочными входами первого и второго счетчиков,причем счетные входы счетчиков подключены к шине ввода счетных импульсов, а третий счетчик соединен установочным входом через группу элементов И с выходом аналого-цифрового преобразователя, а выходом знакового разряда - с первым входом сумматора бО по модулю два, подключенного вторым входом к выходу знакового разряда первого счетчика, а выходом - к управлянщему входу переключателя, подключенного вторым сигнальным 65 35 Изобретение относится к.автоматике и гибридной вычислительной технике, в частности к устройствам,аппроксимирующим функции с однимаргументом, параметры аппроксимациикоторых хранятся в цифровой форме.Известен гибридный функциональный преобразователь, содержащий блокуправления, цифроаналоговый преобразователь, блок задания кодов,распределитель, сумматоры, запоминающие элементы, дискретный делительнапряжения, генераторы сигналов,блок выделения временного интервала и выходной масштабный преобразователь Я,15Иэвеетен также гибридный функциональный преобразователь, содержащийблох памяти, аналого-цифровой пре-.образователь, управляемый инвертор,сумматор по модулю два, цифроанало,говые преобразователи и регистрыпамяти 2 .Недостатком данных преобразователей является ограниченность области 25 их применения. входом через инвертор к шине аналогового ввода аргумента 3,Недостатком известного устройства является также ограниченна .область применения, так как он выполняет функциональное преобразование сигнала аргумента, представленного только в аналоговой форме.Цель изобретения - расширениеобласти применения эа счет преобразования цифрового аргумента,Поставленная цель достигается тем,что в гибридный преобразователь, содержащий аналого-цифровой преобразователь, подключенный входом к шинеаналогового ввода аргумента гибридного функционального преобразователя и к первому сигнальному входу переключателя, соединенного выходом саналоговым входом первого цифроаналогового преобразователя, подключенного цифровым входом к выходу первого счетчика и к первому информационному входу блока памяти, а выходомк первому входу выходного сумматора,соединенного вторым входом с выходом второго цифроаналогового преобразователя, подключенного цифровымвходом к выходу второго счетчикаи к второму информационному входублока памяти, соединенного адреснымвходом с выходом третьего счетчикаи с входом блока индикации, управляющим входом -. с шиной управлениярежимом работы гибридного функционального преобразователя и с управлякшими входами счетчиков, а выходами - с установочными входами первого и второго счетчиков, причемсчетные входы счетчиков подключенык шине ввода счетных импульсов,дополнительно введены коммутатор,регистр и третий цифроаналоговыйпреобразователь, соединенный выходом с вторым сигнальным входом переключателя, цифровым входом старших разрядов - с выходом третьегосчетчика, а цифровым входом младших разрядов - с выходом регистра,подключенного информационным входом к младшим разрядам шины цифрового ввода аргумента, а управляющим входом - к шине выбора типа аргумента, управляющему входу переключателя и к управлякщему входукоммутатора, соединенного первыминформационным входом со старшимиразрядами шины цифрового ввода аргумента, вторым информационным входом - с выходом аналого-циФровогопреобразователя, а выходом - с установочным входом третьего счетчика.На фиг. 1 представлена блок-схема гибридного функционального преобразователя на фиг.2 - график воспроизводимой функции для режима его настройки.Гибридный Функциональный преобразователь (фиг.1) содержит аналогоцифровой преобразователь 1, подключенный входом к шине 2 аналоговоговвода аргумента и к первому сигнальному входу переключателя 3, соединенного выходом с аналоговым входомпервого цифроаналогового преобразователя 4. Преобразователь 4 подключенцифровым входом к выходу первогосчетЧика 5 и к первому информационному входу блока 6 памяти, а выходомк первому входу выходного сумматора 7, соединенного вторым входом свыходом второго цифроаналоговогопреобразователя 8. Преобразователь 158 подключен цифровым входом к выходу второго счетчика 9 и к второмуинформационному входу блока 6 памяти, соединенного адресным входомс выходом, третьего счетчика 10, и 20с входом блока 11 индикации, управлякщим входом - с шиной 12 управления режимом работы функционального преобразователя и с управляющими входами счетчиков 5, 9 и 10,а 25выходами - с установочными входамипервого и второго счетчиков 5 и 9.Счетные входы счетчиков 5,9 и 10подключены к шине 13 ввода счетных импульсов. Третий цифроаналоговый преобразователь 14 соединен выходом с вторым сигнальным входомпереключателя 3, цифровым входомстарших разрядов - с выходом счетчика 10, цифровым входом младшихразрядов - с выходом регистра 15.Регистр 15 подключен информационным входом к младшим разрядам шины16 цифрового ввода аргумента, ауправлякщим входом - к шине 17 выбора типа, аргумента и к управляющемувходу переключателя 3 и коммутатора 18. Коммутатор 18 соединен первым информационным входом со старшими разрядами шины 16, вторыминформационным входом - с выходом 45аналого-цифрового преобразователя 1,а выходом - с установочным входомсчетчика 10. Аналоговые входы каждого иэ преобразователей .8 и 14 подключены к шинам разнополярных опорных напряженийОо. Коммутатор 18может быть выполнен, например, нагруппах элементов И 19 и 20 и ИЛИ21 и инверторе 22,Гибридный функциональный преобразователь имеет два основных режимаработы: настройки (программирования) и рабочий. Рабочий режим в зависимости от функционального назначения устройства выполняется в операционных режимах ввода аналогового и цифрового аргументов восг 1 ооизводимых функций.В режиме настройки на шине 12.Управления режимом работы действу ет " 0", Он переводит блок 6 памяти в режим записи кодов, настраивает счетчики 5, 9 и 10 на режим счета импульсов. При этом счетчик 10 не реагирует на информацию, поступающую на его установочные входы с выхода коммутатора 18.Режим настройки иллюстрируется графиком на фиг. 2.Пусть 1(к) - подлежащая моделированию исходная функциональная зависимость, определенная на отрезке О,Х, Разбиваем его на 2) Равных частей, где ( - разрядность аналого-циФрового преобразователя 1Производим аппроксимацию исходной функции отрезками прямых.Уравнение аппроксимирующей прямой на ) -м интервале аппроксимации при 1 = 1,22) записывается в форме аффинного уравнения 1(к)-ОфЬк, х йхй х,.(Целью настройки является формирова ние цифровых значений параметроваиЬ аппроксимирующей прямой для каждого интервала аппроксимации аргумента.Перед режимом настройки выполняется стирание информации в блоке 6 памяти и обнуление всех счетчиков. Обнуление счетчика 10 равносильно записи в него кода, соответствующего первому интервалу аппроксимации.Выполнение настройки осуществляется последовательно для каждого интервала аппроксимации. Так, на-й интервал по шине 13 ввода счетных импульсов поступают счетные импульсы на счетный вход счетчика 9 до накопления в нем такого кода, при котором в соответствии с Изменением напряжения на выходе цифро- аналогового преобразователя 8 и на выходе выходного сумматора 7 от нулевого до напряжения 0, будет соответствовать коэффициенту О Затем подача счетных импульсов на счетный вход счетчика 9 прекращается и начинается подача счетных импульсов на счетный вхЬд счетчика 10, в котором Формируется (накапливается) код, соответствукщий узловому значениюХ-го аргумента, после чего очередной подачей счетных импульсов на счетный вход счетчика 5 добиваются соответствия значения аппроксимируемой функции (при соответствуючем изменении напря жений на выходах цифро-аналогового преобразователя 4 и выходного сумматора 7) значению аппроксимирующей функции в узле к). В счетчиках 5 и 9 оказываются сформированными коды параметров аппроксимации, соответствующие требуемым коэффициентам 6 и а для интервала ) = 1. Эти коды переписываются по соответ 1076918ствукщему адресному входу от счетчика 10 в блок 6 памяти.Для других интервалов аппроксимации процедура настройки аналогична и повторяется. При Формировании в счетчиках 5, 9 и 10 требуемых значений кодов эти счетчики могут работать как в режиме суммирования, так и вычитания импульсов, режимы при этом задаются подачей управякщих сигналов по цепям управления реверсом (не показаны). Процедура настройки на отдельных интервалах аппроксимации может изменяться в зависимости от формы задания параметров и самого значения 15 Функции: В режиме настройки номер интервала аппроксимации дешифрируется и выводится для визуального контроля оператором на блок 11 индикации. 20,Перед началом рабочего режима определяют вид истбчника (например, датчиков) информации и характер представления и нем аргумента воспроизводимой Функции. Причем 25 н случае подключения к шинам 2 и 16 аналогового и цифрового ввода аргументов многоканального аналогового или дискретного коммутаторов, гибридный Функциональный преобразователь способен принимать и обрабатывать информацию от нескольких источников.Рассмотрим рабочие операционные режимы ввода аналогового и дискретного аргументов.Аргумент воспроизводимой гибридным функциональным преобразователем Фун)акции представлен в аналоговой .форме.Операционный режим ввода аналогового аргумента характеризуется наличием нулевого логического сигнала на шине 17. На шину 12 управления режимом работы подается ф 1, переводящая блок 6 памяти из режима за писи в режим считывания кодов и запрещающая подачу счетных импульсов с шины 13 ввода счетных импульсов . на счетчики 5 9 и 10, переводя их в режим трансляции параллельных 50 кодов (настраивая счетчики н регист-, ровую структуру). При этом счетчик 10 получает воэможность реагиговать на информацию, поступакщую на его установочные входы с выхода комму татора 18.Входное аналоговое напряжение0с шины 2.подается на аналогоцифровой преобразователь 1, в котором преобразуется в код номера ин тервала аппроксимации и поступает на первый информационный вход коммутатора 18Прохождение кода через группу элементов И 20 разрешает проинвертированный с "0 в 1 ф инвертором 22 сигнал с шины 17. Группаэлементов ИЛИ 21 разрешает прохождение цифрового кода, которьФ поустановочным входам записывается всчетчик 10, являкщийся адреснымпо отношению к блоку памяти 6.Выходы разрядов этого счетчика ноэдействуют на адресные входы блока6 памяти, иэ которого осуществляется выборка кодов коэффициентов аппроксимации для соответствующихинтервалов таким образом, что икод начальной ординаты вместе сознаком и код углового коэффициента со своим знаком записываютсясоответственно в счетчики 9 и 5через их установочные входы. Этикоды управляют работой цифроаналоговых преобразователей 8 и 4, напряжения с выходов которых суммируются на выходном сумматоре 7, Еговыходное напряжение равно гдеи ) - коэффициент передачи преобразователя 8, линейнозависящий от значения кода Й д в счетчике 9;3(И 1 в коэФФициент передачи преобразователя 4, линейнозависящий от значения кода И в счетчике 5.Знаки суммируемых напряжений определяются знаками кодов, управляющих первым и вторым цифроаналоговыми преобразователями. При этом нааналоговый вход цифроаналоговогопреобразователя 4 в результате соответствующей коммутации переключателя 3 подается с шины 2 знакопеременное (в общем случае) напряжениеаргумента.Формиронание других интерваловаппроксимации происходит аналогично.В связи с тем, что выход цифроаналогового преобразователя 14 отключен от аналогового входа цифроаналогового преобразователя 4, его выходное напряжение в этом операционномрежиме не оказывает влияния на.процесс преобразования.Аргумент воспроиэнодимой функциипредставлен в цифровой Форме,Операционный режим ввода цифрового аргумента характеризуется наличиемф 1" на шине 17, При этом предполагается, что на шину 12 управлениярежимом работы также подана 1 обуславливакщая рабочий режим.Цифровой код И аргумента воспроизводимой функциональной зависимостис шины 16 поступает на коммутатор18 и регистр 15, на управлякщие входы которых подана с шины 17 1",Младшие разряды кода Фиксируютсяв регистре 15 и управляют работой,1076918 иг аказ 750/46 Подписное ВНИИПИ Тираж б цифроаналогового преобразователя 14. Старшие разряды кода через группу элементов И 19 и группу элементов ЧЛИ 21 поступают иа установочные входы счетчика 10. Выходы разрядов этого счетчика воздействуют на адрес ные входы блока б памяти и одновременно с кодом регистра 15, поступавцим на цифровые, входы младших разрядов, подаются на. цифровые входы старших разрядов цифроаналогового преобразователя 15. Тем самым соблкдается строгое выполнение афин- ного уравнения воспроизводимойФункции,Переключатель 3 по сигналу ф 1" с 15 шины 17 подключает выход цифроаналогового преобразователя 14 к аналоговому входу цифроаналогового преобразователя 4, Иэ блока 6 памяти осуществляется выборка кодов 70 коэффициентов аппроксимации для соответствуюих интервалов таким образом, что и код начальной ординаты вместе со знаком и код углового коэффициента со своим знаком запнсываются соответственно в счетчики 9 и 5 по их установочным входам. Эти коды управляют ра ботой цифроаналоговых преобразователей 8 и 4, напряжения с выходов которых суммируются на выходном сумматоре 7, выход которого является выходом устройства. Знаки суммируемых напряжений определяются знаками кодов, управляющих цифроаналоговыми преобразователями 4 н 6.Таким образом, предлагаемый пребразователь позволяет вводить и брабатывать информацию не только аналоговой, но и дискретной формы представления, что рааанряет область возможного применения его в гибридных вычислительных системах и комплексах в качестве обычного гибридного функционального преобразователя в аналоговом процессоре, настраиваемого на требуемую функцию и устройства сопряжения между цифровыми и аналоговыми процессорами с управлением от цифрового процессора . илиал ППП фПатентф,