Аналого-цифровой функциональный преобразователь

ОЮЗ СОВЕТСКИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 8(191 С 2 51) 4 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ЗОБРЕТЕНИ ЛЬСТ 8 ВИ 84163/24-2 .02.88 .09,89Б нинградск.ьянова еев, Н.И, БиП,Г. Короле88.8)свидетел06 С 7/идетельсНОЗК 1ФРОВОЙ Ф ва,Алек ров и 335 ( ьство СССР26, 1981.тво СССР3/02, 1983УНКЦИОНАЛЬН кл, О-ЦИ ТЕЛЬ тенислите ожет автома- тельной отньной и использовано,аризации харакеобразователей. ыть лине в частнос теристик рвичных кий институ(57) Изобретике, вычитехнике и м Цель изобретения " повышение точности и расширение класса воспроизводимых функций, Аналого-цифровой функциональный преобразователь содержитблок 1 памяти, арифметическое устройство 2, выполненное на блоке 3коммутации, регистрах 4 и сумматорах5, генератор 6 тактовых импульсов,счетчик 7, блок 8 формирования адреса, компаратор 9, цифроаналоговыйпреобразователь 10 и выходной регистр 11. Принцип действия функционального преобразователя аснован нациклическом формировании аппроксимирукицей кусочно-полиномиальной зависимости при неравномерном разбиениина участки аппроксимации, что позволяет повысить точность преобразования и расширить класс воспроизводимых функций. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.(фиг.2) содержит узел 12 сравнениякодов, счетчик 13 адреса, два триггера 14 и 15, элемент И-НЕ 16,Работа функционального преобразователя основана на использовании операции многократного суммирования дляполучения степенной зависимости,При этом выражение для К-кратного суммирования, определяющего(5) где я - номер участка аппроксимации;ши ш 1значения аргумента 40соответствующие нижней и верхней границам участка ц,Однако в связи с тем, что начальные условия, т.е. значения коэффициентов каждого полинома кроме пер 45вого, в момент их включения отличатются от рассчитанных по формуле (3),так как для Формирования степеннойзависимости аргумента используетсяоперация многократного суммирования,в которой Формирование очередного50значения функции происходит последовательно, было получено выражениедля пересчета, коэффициентов а ).= О,п (4) Изобретение относится к автоматике, вычислительной технике и измерительной технике и может быть использовано, в частности, для коррекции нелинейностей измерительных каналов иэмерительно-информационных систем.Цель изобретения - повышение точности и расширение класса воспроиз" водимых функций. 1 ОНа .фиг, 1 представлена блок-схема аналого-цифрового функционального преобразователя; на фиг.2 - блоксхема блока Формирования адреса, на фиг.3 - временная диаграмма его 15 работы.Аналого-цифровой Функциональный преобразователь содержит блок 1 памяти и арифметическое устройство 2, включающее в себя блок 3 коммутации, 20буферные регистры 4,4 )+1 и сумматоры 5, ,5 . Кроме того, функ циональный преобразователь содержит где а, - коэффициенты полинома. ЗОДля общего случая кусочно-полиномиальной аппроксимации выражение (2) примет вид:и 111 Ф 1-1)у 6) = а 0+а,;035Ч = 1 Ч,.у (3) где 1 - номер регистра;Используя выражение (1), можно опредЕлить полином степени 11 как 1-ХК- множитель коэффициента а; при поступлении К тактовых импульсов, который определяется по формуле Таким образом, при помощи зависимостей (4) и (5), подставляя значения Кщ можно рассчитать значение коэффициентов каждого полинома, которое непосредственно заносится в регистры 4 при включении соответ 3ствующего полинома.В дальнейшем для простоты описания в качестве примера рассматривается первый участок кусочно"полиномиальной зависим)сти с коэффициентамиФункциональный преобразователь работает следующим образом.В исходном состоянии обнулеиы счетчики 7 и 13, триггеры 14 и 15 имеют на прямых выходах нулевой сигнал, блок 3 коммутации находится в положении, при котором выходы сумматоров 5 подключены к входам регист)ров 4 , в блоке 1 памяти, в одном слове разрядностью Б, записаны значения коэффициентов полинома для опре5 15082деленного участка аппроксимации СС п и адрес этого участка,причем в качестве адреса узлов аппроксимации берутся следующие величи 5ны: первый адрес равен единице, второй ш, третий ш э и т.д.При совпадении кода адреса началапервого участка аппроксимации, находя"щегося в блоке 1 памяти, и кода числа импульсов подсчитанных счетчиком7, срабатывает узел 12 сравнения кодов (см,фиг.2 ) и устанавливает триггер 14 в единичное состояние, разрешая прохождение двух тактовых импульсов через элемент И-НЕ 16, первый пришедший импульс устанавливаеттриггер 15 в положение, при которомна прямом выходе появляется единичный сигнал, на инверсном - нулевой. 20Блок 3 коммутации переключается иподключает входы регистров 4 . к вы 1ходу блока 1 памяти, Второй импульспередним фронтом стробирует записькоэффициентов аппроксимации а ,25а,а, в регистры 444соответственно, а по заднему Фронтуимпульса сбрасываются триггеры 14и 15 - блок коммутации возвращаетсяв исходное состояние, счетчик 13 уста навливает на входе блока памяти адрес и коэффициенты полиномиальнойзависимости для следующего участкааппроксимации. Сразу после записикоэффициентов в регистрах 4 , и в3сумматорах 5 происходит вычисление3полинома (2 ) на основе зависимости+ а аи с появлением переднего фронта первого импульса реэультат выдается на вход преобразователя 10, вырабатывающего эталонноенапряжение, эквивалентное входномукоду, одновременно с этим в остальные регистры записывается промежуточный результат: в регистр 4-а,. + а,д а в регистр4 - а,+ + а 1 и т. д в сумматорах происходит вычисление следующего значения для у (2) = (а о + 50аи с появлением второго импульса оно передается на выход регистра 4,55При поступлении следующих импульсов будет продолжаться суммирование коэффициентов полинома для данного участка аппроксимации,49 6При наборе счетчиком 7 числа импульсов, равного адресу следующегоузла аппроксимации, т.е. точки, вкоторой происходит модификация коэффициентов аппроксимации и (или)изменение порядка воспроизводимогополинома, блок 8 переключает блок 3коммутации в положение подключенияна входы регистров 4выходов блокапамяти. Процесс формйрования очередного участка кусочно-нелинейнойзависимости повторяется,В момент равенства входного напряжения преобразователя и напряженияна выходе цифроаналогового преобразователя О сигнал с выхода компаратора 9 разрешает запись кода напряже"ния через выходной регистр 11 на выход преобразователя.Рассмотренный преобразователь работает по принципу циклического формирования аппроксимирующей кусочнополиномиальной зависимости, т,е,переполнение и сброс счетчиков 7 и13 приводит преобразователь в исходное состояние. Формул а из о бр ет ения 1, Аналого-цифровой функциональный преобразователь, содержащий генератор тактовых импульсов, соединенный выходом со счетным входом счетчика, подключенного выходом к информационному входу выходного регистра, соединенного входом управления записью с выходом компаратора, первый вход которого является входом аргумента преобразователя, а второй вход подключен к выходу цифроаналогового преобразователя, блок памяти и арифметическое устройство, содержащее и сумматоров и два буферных регистра, первый из которых соединен входом разрешения записи с выходом генератора тактовых импульсов, а выходом -с цифровым входом цифроаналоговогопреобразователя, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности и расширения класса воспроизводимых функций, в преобразовательвведен блок формирования адреса, аарифметическое устройство дополнительно содержит блок коммутациии с третьего по (и+1)-й буферныерегистры, причем выход генераторатактовых импульсов подключен к входам разрешения записи с второго по.(и+1)-й буферных регистров и синхронизирующему входу блока Формирования адреса, соединенного первым информационным входом с выходом счетчика, вторым информационным входом - с выходом кода узлов аппроксимации блока памяти, первым адресным выхо-. дом - с входом блока памяти, а вторым адресным выходом - с управляющим входом блока коммутации, первая группа цифровых информационных входов которого подключена к выходам группы кодов коэффициентов функционального преобразования блока памяти, а вторая группа цифровых.информационных входов - к выходам с первого по и-й сумматоров соответственно, каж-. дый х-й (1-и) из которых соединен входом первого слагаемого с выходом 1.-го буферного регистра, а входом второго слагаемого - с выходом (,+1)-го сумматора, причем вход второго слагаемого и-го сумматора подключен к выходу (и+1)-го буферного регистра, а информационнь 1 е входыВбуферных регистров соединены с соответствующими выходами блока коммутации. 2. Преобразователь по п,1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что блокформирования адреса содержит счетчикадреса, два триггера, элемент И-КЕ иузел сравнения кодов, первый и вто",рой входы которого являются соответственно первым и вторым информационными входами блока формирования ад реса, а выход подключен к синхронизирующему входу первого триггера,соединенного информационным входомс шиной логического нуля, входомустановки в "1" - с инверсным выхо дом второго триггера, счетным входомсчетчика адреса и информационнымвходом второго триггера, а выходом -с первым входом элемента И-НЕ, второй вход которого является синхрони зирующим входом блока формированйяадреса, а выход подключен к синхрониэирующему входу второго триггера,при этом выходы разрядов счетчикаадреса являются первым адресным вы ходом блока формирования адреса,а прямой и инверсный выходы второготриггера - вторым адресным выходомблока формирования адреса./ 2 Тираж 668осударственного комитета по изобретениям и 113035, Москва, Ж, Раушская наб писное крытиям при ГКНТ СССд. 4(5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101