Функциональный преобразователь число-импульсного кода в двоичный код

(51) М,Кл. 6 061 5/00 Государственный номитетСовета Министров СССРпо делам изобретенийи отнрытии(72) Авторы изобретения В. А. Добрыдень, А. А. Рыжков, В. И. Куроедов,В, А. Батицкий и В. А, Березка Харьковский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им, А. М. Горького(54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧИСЛОИМПУЛЬСНОГО КОДА В ДВОИЧНЫ 14 КОД1Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в составе автоматизированных систем управления.Известны функциональные преобразователи число-импульсного кода в двоичный код, представляющие собой последовательное соединение линейного преобразователя число-импульсного кода и функционального преобразователя двоичного кода, Такие устройства громоздки и имеют недостаточное быстродействие.С целью устранения этих недостатков в предложенном устройстве импульсная входная шина соединена с входами первого ключа и элемента запрета, управляющие входы которых соединены со знаковой входной шиной, выходы - с входами двух триггеров, единичный выход первого триггера соединен с входами элементов равнозначности и первого и второго счетчиков. Единичный выход второго триггера соединен со вторым входом первого элемента равнозначности, выход которо. го соединен с входом второго ключа. Импульсная входная шина соединеца также с входом цепочки последовательно соединенных элементов задержки, выход первого из них соединен с входом второго ключа, выход которого соединен с входами ключей первой группы. Выход второго элемента цепочки соедццец со счетным входом первого счетчика и через ключ второй группы - со счетным входом третьего счетчика, Выход -го элемента цепочки ( = 3, 4, , и + 1) соединен 5 через кл 1 оч второй группы со счетным входом( - 1)-го разряда третьего счетчика, Разрядовые выходы первого счетчика соединены через коммутатор с входамц элементов И, выходы которых через ключи первой группы 10 ц элемент ИЛИ соединены с входом второгосчетчика, выходы которого через дешифратор соединены с входам второго коммутатора, первый выход которого соединен с вторым входом второго элемента равнозначности, а 15 остальные п выходов -- с входамц ключейвторой группы.Г(а фнг. 1 приведена блок-схема устройства; ца фнг. 2 - иллюстрирующий ее работу график.Импульсная шина а соединена с рабочимивходами ключа 1 ц логического элемента запрета 2, управляющие входы которых соединены со знаковой шиной б. Выход ключа 1 соединен с сдицичцым входом триггера 3 ц 25 через элемент 4 задержки импульсов - с единичным входом триггера 5. Выход элемента запрета 2 соединен с нулевым входом триггера 3 и чсрез элемент 6 задержки, идентичньш элемент 4 - с пулевым входом триггера 5.Единичный выход триггера 3 соединен с пер47400 ными входами логических элементов равнозначности 7 и 8, а также с управляющими входами реверсивных счетчиков 9 и 10. Единичный выход триггера 5 соединен со вторым входом элемента равнозначности 7.Импульсная шина а соединена также со входом цепочки последовательно соединенных элементов 11, 12, , 14 задержки импульсов, число которых равно и + 1 (где и - число разрядов счетчика 15). Выход первого элемента цепочки соединен с рабочим входом ключа 16, управляемого выходом элемента равнозначности 7; выход второго элемента цепочки соединен со счетным входом счстчиа 9 и через ключ 17 - со счетным входом первого (младшего) разряда счетчика 15. Выход г-го элемента цепочки (г = 2, 3, гг + 1, т, с, элементов 13, , 14) соединен через отдельный ключ (соответственно ключи 18 и 19) со счетным входом (г - 1) -го разряда счетчика 15. Разрядовые выходы счетчика 9 через коммутатор 20 соединены со входами /8 логических элементов И 21 - 23 (число А связано с числом участков аппроксимации воспроизводимой функции, выход каждого из которых через отдельный ключ (ключи 24 - 26 - первая группа ключей) и через логический элемент ИЛИ 27, имеющий /8 входов, соединен со счетным входом счетчика 1 О. Коммутатор 20 позволяет соединять любой из иг входов каждого из элементов И 21 - 23 с любым выходом счетчика 9, т, е, каждый из них может быть настроен на срабатывание (возбуждение) при любом наперед заданном состоянии счетчика 9,Разрядовые выходы счетчика 10 соединены со входами дешифратора 28 потенциального типа, а его выходы - со входами коммутатора 20. Этот коммутатор, имеющий (и + 1) выход, позволяет соединять каждый из его выходов с любым подмножеством его входов. Один из выходов коммутатора 29 соединен со вторым входом элемента равнозначности 8, а каждый из остальных гг выходов - с управляющим входом одного из ключей второй группы (ключи 17 - 19).Время задержки элементов 4 и 6 несколько меньше минимального интервала между входными импульсами, по превосходит время нсрсходных процессов в схеме. Времена загержки элементов 11 - 14 существенно меньше и выбраны так, чтобы к моменту появления импульса на выходе очередного элемента цепочки процессы в остальных элементах схемы (кроме элементов 4 и 6) были окончены.Схема работает следующим образом, Пусть воспроизводимая функция имеет в 11 д, показанный на фиг, 2, т, е. О ( Р: Р, 0 ( И"Г, где Р - входная величина устройства, Г - выходная величина устройства, и пусть она аппроксимирована кусочно- линейной функцией с (/г + 1) участками. Абсциссы и ординаты узлов аппроксимации обозначаются соответственно через 1, и Ж;,= = 1,2/г,приэтом 8 = О, Р, = Р. 101520 25 зо 35 40 45 50 60 65 14Функция г является по определению дискретной, однако при больших значениях числа разрядов счетчика 9 иг целесообразно говорить о лгшейной аппроксимации Г в следующем смысле: па г-м участс аппроксимации Г 1 г - 1, 1;едшьичпос приращение величины Р (один входной импульс) вызывает приращение У на величину 8При этом величина з, может рассматриваться как крутизна г-го участка аппроксимации. Если величина яг оказывается дробной, представим ее в виде з, + (з ), где 18 1 - це- лаЯ часть ьг, а (8, ) - дРобнал, Смысл 8; при этом таков: если з,.) 0 и У возрастает, то каждый входной импульс увеличивает Р па величину (з; , кроме того каждыс 1/(8;) + 0,5 входных импульсов увеличивает У на единицу (аналогично обстоит дело при 8,( 0 и при уменьшении Р).Поскольку функция Р дискретна, скачок ее (см. фиг. 2) означает фактически наличие участка аппроксимации минимальной длины ( 18 = 18 + 1) ) прР 1 этоъ 1 8 = Р 8 - Р 7) .Схема устройства реализует описанную аппроксимацию. Импульс, поступагощий на шину а, проходит либо через ключ 1 - если величина Г уменьшается (единичный потенциал на шине б), либо через элемент запрета 2 - при возрастании величины Г (нулевой потенциал на шине б).Соответственно триггер 3 устанавливается в единичное или нулевое состояние, переводя реверсивные счетчики 9 и 10 в нужный режим.После окончания переходных процессов в схеме (спустя время задержки элемента 4 или 6) триггер 5 устанавливается в то же состояние, что и триггер 3. При этом ключ 16 в момент поступления на него импульса через элемент 11 будет открыт только в том случае, когда знак предыдущего импульса совпадает со знаком поступившего, так как в противном случае триггеры 3 и 5 в этот моменг находятся в различных состояниях, и следовательно, сигнал на выходе элемента равнозначности 7 отсутствует. В течение всего времени переходных процессов в схеме (время обработки одного входного импульса) единичный выход триггера 3 индицирует знак поступившего па шину а импульса.Пусть величина зг записана в двоичной форме с числом гг разрядов после запятой:(число ггпу разрядов перед запягой равно числу разрядов выходного кода), Каждому символу аг в двоичной записи 51 соответствует специальный разряд счетчика 15, причем знаку иок " -- старший, а знаку сР - младший.Для реализации описанной аппроксимации10 15 20 25 30 35 40 45 50 60 65 достаточно каждый входной импульс подавать ца счетные входы тех разрядов счетчика 15, которым соответствуют сдиницы в двоичной записи величины 5,.В момент появления входного импульса цд выходе элемента 12 под высоким потенциалом находится едицствеццал шина дешифрдтора 28, соответству 1 ощая номеру участка аппроксимации, с крутизной которого дол)кец быть обработан этот импульс счетчиком 15. Пусть, например, 1- ключ второй группы 1 ключ 1-го разряда счетчика 15) должен быть открыт при воспроизведении первого, третьего и шестого участков аппроксц)1 ации (т. е. в записи 55 з и 56 величина а = 1). Тогда управляющий вход этого ключа должен быть с помощью коммутатора 29 соединен с выходными шинами дешифратора 28, соответствующими первому, третьему и шестому участкам аппроксимации. Аналогичное соединение управляющих входов всех ключей второй группы обеспечивает автоматическую установку нужной крутизны на каждом участке,Знак крутизны задается следующим образом.С помощью коммутатора 29 соединяют второй вход элемента равнозначности 8 с выходами дешифратора 28, соответствующими участками аппроксимации с положительной крутизной. При этом счетчик 15 просуммирует входной импульс только в том случае, когда: величина Р уменьшается и 5, ( 0; величина Р растет и 5; ) О, что и обеспечивает правильное воспроизведение функции 1 в остальных случаях импульс будет вычтен, а при= 0 режим счетчика несуществен, так как ключи всех разрядов закрыты).Номер текущего участка, на который попадает поступившиц импульс, определяется в схеме следующим образом.Перед началом работы счетчики 9 и 10 и триггер 5 устанавливаются в нулевое состояние, а счетчик 15 -- в состояние Г (0). В момент поступления входного импульса содержимое счетчика 9 представляет величину Ъ. Каждый из элементов И 21 - 23 (51 х число равно числу узлов аппроксимации, в которых крутизна участков меняет знак) настроен с помощью коммутатора 20 ца срабатывание при достижении счетчиком 9 состояний, соответствующих величинам Ъ 1 =- 1, 2 г - 1). Пусть, например, Ъ ) О, Шина дешифратора 28, возбужденная цри нулевом состоянии счетчика 10, являетсл индикатором первого участка апцроксимацип. Пусть величина Ъ растет от пуля, Когда будет достигнуто значение Р 1 возбуждается выход элемента И 21, и ключ 24 открывается (остальные ключи первой группы при этом закрыты). Если Р продолжает расти, очередной входной импульс проходит через открытые ключи 16 и 24, через элемент ИЛИ 27 и попадает на счетный вход счетчика 10, находящегося при этом в режиме суммирования, В результате возбуждается другая шина дешифратора 28,соответствующая второму участку аппроксимации. При этом открываютсл те кпочи второц группы, которые обеспечивают рсалцзацию крутизны 52, и устацавливдетсл нужный режим счетчика 15), а спустя необходимое дл этого время импульс с выхода элсмсцтд 12 цдчицаст последовательно цо;туцдть цд рдзряды счетчика 15.Если по достпжсццп вслпчшц)й 1 зцд Оцц 1 оцд начнет уменьшаться, очередной импульс опрокинет триггер 3 в единичное сос 1 ояние, благодаря чему в момент поступления этого импульсд ца вход ключа 16 оц закрывдется, т. е. содержимое счетчика 1 О не изменится, что и требуется, тдк как величина Г при этом остается в пределах первого участка аппроксимации, Прц прохождснпц точки Р в случае уменьшения 1 - со второго участка ца первый - схема работает аналогично, цо счетчик 1 О находится в режиме вычитания. Таким образом, состояние счетчика 10 всегда однозначно соответствует номеру учасгка, с крутизной котороГО должен оьпь Ооработдц импульс, поступающий на счетчик 15. Совершенно аналогично работает схема прц прохождении всех зцачсц 1 ш Г в разных направлениях, а также прп Г, ( 0 цлц Г; ( О. Предмет изобретения Функциональный преобразователь число- импульсного кода в двоичный код, содержащий счетчики импульсов, логические элементы, ключи, триггеры, коммутаторы, дешифратор и элементы задержки, от.гичаОш,нся тем, что, с целью упрощения и повышения быстродействия устройства, импульсная входная шина соединена с входдмп цсрвого ключа и элемента запрета, управляющие входы которых соединены со знаковой входной шиной, выходы - с входамп двух триггеров, единичный выход первого триггера соединен с входамц элементов равнозначности и первого и второго счетчиков, а единичный выход второго триггера соединен с вторым входом первого элемента равнозначности, выход которого соединен с входом второГО ключа 1 и)1 пульс 51 а 51 Входи 1 шина соединена 11 к)ке с входом цепочки последовательно соединенных элементов:шдержкц, выход первого цз ццх соединен с входом второго ключа, выход которого сосдцнсц с входамн ключсй первой группы, выход второго элемента цепочки сосдш 1 сц со счсп 1 ым входом первого счетчика и чсрсз ключ второй Группы - со счстным входом третьсГО сс чика; выходго элемента цепочки= 3, ., , и + 1) сосдццен через ключ второй группы со счетным входом- 1) -го разря;1 д третьего счстчика; разрядовые выходы первого счетчика соединены через коммутатор с входами элементов И, выходы которых через ключи первой группы и элемент ИЛИ соединены с входом второго счетчика, выходы которого через дешифратор соединены с вх 1)дами второго коммутатора, первый выход которого соединен с вторым входом элемента равнозначности, а остальные и выходов - свходами ключей второй группы.474001 УЧ 5 Фб и,01 УЧЮ ЧЧр И(у Ч УЧ, УЧг О Чр 6 Чг б Ч 7 Ч Уш Ч Уб Чи ЧЧ 5 Чб Фиг, 2 Составитель В. Добрыдень Техред М. Семенов Корректор Н, Лебедева Редактор Е. Семанова Подписное Заказ 5998 Изд. М 1511 Тираж 679ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССРпо делам изобретений и открытий,Москва, Ж.85, Раушская наб д. 4/5 МОТ, Загорский филиал