Функциональный генератор

. Союз СоветскнвСецналистннесниюУаспубпнк ПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯ ц 781839 К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ(51)М. Кл.з 6 06 6 7/26 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытийДата опубликования описания 23,11,80(71) Заявитель Винницкий политехнический институт(54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении цифроаналоговых вычислительных и моделнрукщихустройств. 5Известен нелинейный преобразовательдля вычисления степенных полиномов,содержащий и последовательно соединенных интеграторов и блоки весовых коэффйциентов, через которые,выход кажцого из интеграторов соединяется с сумматором, При подачена вход первого интегратора обраэцо"вого напряжения, на выходе и-го сумматора генерируется зависимость вида 15и (1)(:0где х - время от начала работы домомента, когда на выходе фиксируетсявеличина у 1), 20Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсявычислитель степенных полиномов, состоящий из регистра кода х, соединенного с и цифроаналоговыми множитель" 25ными устройствами, и сумматоров,и + 1 цифроаналогового преобразователя, каждый из которых соединен сосвоим регистром, Вход первого цифроаналогового множительного устройства ЗО соединен с выходом первого цифроаналогового преобразователя, входыостальных соединены с выходами соответствующих сумматоров, кроме и-госумматора выход которого являетсявыходом устройства, Выходы всехцифроаналоговых множительных устройствсоединены с первыми входами соответствующих сумматоров, вторые входыкоторых соединены с выходами соответствующих цифроаналоговых преобразователейУстройство реализует вычислениеЗависимости по схеме Горнера (21,недостаток устройства - сложность,так как число элементов определяется степенью полинома и. Кроме того,для воспроизведения несколькихФункций необходимо хранить коды ихкоэффициентов в дополнительномвнешнем устройстве и трудно реализовать полиномы со (знакопеременнымикоэффициентами, так как это требуеткоммутировать полярности выходногонапряжения и + 1 цифроаналоговогопреобразователя,Цель изобретения - упрощение Функционального генератора и его настройки, а также расширение функциональных возможностей,Поставленная цель достигаетсятем, что известный функциональныйгенератор, содержащий регистр, цифроаналоговое множительное устройство,подключенное выходом к первомувходу сумматора, снабжен двухполярным источником опорного напряжения,первым и вторым аналоговыми запоминающими устройствами, пятью ключами,устройством управления, аналоговыйвход цифроаналогового множительногоустройства соединен через первыедва ключа с соответствующими выходами двухполярного источника опорного напряжения и, через третийключ - с выходом функционального генератора и выходом первого аналогового запоминающего устройства, входкоторого через четвертый ключ соединен с выходом сумматора, второйвход сумматора связан с выходом второго аналогового запоминающегоустройства, вход которого через пятый ключ соединен с выходом цифроаналогового множительного устройстваподключенного цифровыми входамик цифровым выходам устройства управления, вторая группа информационных входов которого соединена с регистром, запускающий вход устроЯства управления соединен с шинойзапуска и является входом запускаустройства.устройство управления содержитблок памяти, счетчик, счетный триг.гер и ВБ-триггер, генератор тактовых импульсов, элемент задержки,элемента И, ИЛИ, НЕ, цифровой коммутатор, первая группа информационных входов которого является группой информационных вХодов устройства управления, вторая группа информационных входов цифрового коммутатора соединена с первой группойинформационных выходов блока памяти, группа цифровых выходов цифрового коммутатора является группойцифровых выходов устройства управления, а управляющие входы цифрового коммутатора соединены с выходами счетного триггера, разрядныевыходы счетчика подключены к управляющим вхолам блока памяти, выход которого соединен с первым входом первого элемента И и черезэлемент НЕ - с первым входом второго элемента И, входсчетчика,соединен с первьщ выходом счетноготриггера и вторыми входами первогои второго элементов И, первый выходсчетчика йодключен к первому входуэлемента ИЛИ, второй вход которогосоединен с запускающим входом устройства управления, входом элемен та задержки и входом установки счет ного триггера, инверсный вход ВЯтриггера соединен с выходом элеменТа ИЛИ, прямой вход - с выходомэлемента задержки, а выход ВЯ-триггера подключен ко входу генераторатактовых импульсов, соединенноговыходом с тактовым входом счетноготриггера и - к первому входу третье"го элемента И, второй вход которогосоединен со вторым выходом счетноготриггера и является пятым управляющим выходом устройства управления,выход третьего элемента И соединенсо входом второго элемента НЕ иявляется третьим управляющим выхо 1 О дом устройства управления, выходвторого элемента НЕ является четвер"тым управляющим выходом устройствауправления, выходы первого и второгоэлементов И являются соответственно15 первым и вторым управляющими выходами устройства управления,Наличие еолько одного цифроаналогового множительного устройстваи одного сумматора вместо п анало 2 О гичных устройств, которые необходимы для реализации полинома п-й степени, существенно упрощает устройство функционального генератора иуменьшает количество настраиваемыхпрецизионных элементов, определяющихточность воспроизведения функций.Двухполярный источник опорного напряжения позволяет воспроизводитьполиномы со знакопеременными коэффициентами, а наличие блока памяти30 дает возможность увеличить количество воспроизводимых полиномов.Автономное устройство управленияупрощает эксплуатацию функционально"го генератора, а реализация его на35 современной элементной базе не встречает существенных затруднений.На чертеже показана структурнаясхема функционального генератора.Функциональный генератор содер 40 жит реГистр 1 цифРОаналоговое множительное устройство 2, выход которого подключен к первому входусумматора 3, двухполярный источник4 опорного напряжения, два аналоговых запоминающих устройства 5, б,4 ять ключей 7 - 11, устройство 12управления, содержащее блок 13 памяти, цифровой коммутатор 16, элемент Ю 1 И 17, второй вход которогосоединен со входом 18 запуска устЫ ройства управления, элемент 19 задержки, ВЯ-триггер 20, генератор21 тактовых импульсов, первый элемент И 22 первый элемент НЕ 23,второй и третий элементы И 24, 2555 и второй элемент НЕ 2 б,Алгоритм работы функциональногогенератора при реализации зависимости 1) следующий.с подачей пускового импульса наЯ вход 18 триггеры 20 и 14 устанавливагтся в нулевое состояние. При этомблокируется генератор 21 тактовыхимпульсов, ключи 9, 10, 11 разомкнуты, так как на их управляющие входы65 подаются запирающие потенциалы ло/ 2 ао гического нуля с элементов 22, 24 и 25 соответственно. Ключи 7 и 8 замкнуты, что соответствует режиму записи аналоговых эапомийающих устройств 5 и б. На выходе цифроаналогового множительного устройства вырабатывается нулевое напряжение, которое через ключ 7 заносится в аналоговое запоминающее устройство 5 и через сумматор 3 и ключ 8 - в ана- логовое запоминающее устройство б. В течение нулевого такта, длительность которого определяется элементом 19 задержки, функциональный преобразователь приводится в исходное состояние.По истечении времени задержки, 15 импульс с выхода элемента 19 уста- . навливает триггер 20 в единичное состояние. При этом запускается генератор тактовых импульсов и вырабатывается первый тактовый импульс, Щ который устанавливает счетный триггер 14 в единичное состояние, В счетчик 15 записывается код степени а в регистр 1 - код числа Х, При этом в блоке памяти выбирается код коэффициента аП, который через коммутатор 16 поступает на цифровые входы множительного устройства 2, Знаковый разряд этого кода подключен ко входам элементов 25 и 26 устройства управления ключами 10, 11.В зависимости от знака коэффициента ае, замыкается один иэ ключей 10 или 11 и на аналоговый вход множительного устройства 2 поступает .опорное напряжение соответствующей 35 полярности. В этом такте ключи 7 и 9 разомкнуты, а ключ 8 замкнут, и напряжение, пропорциональное коэффициенту а, с выхода множительного устройства 2 через сумматор 3 и ключ 8 за писывается в аналоговое запоминающее устройство б (на втором входе сумматора поддерживается нулевое напряжение с выхода запоминающего устройства 5) . Во втором такте триггер 14 устанавливается в нулевое состояние, что определяет разомкнутое состояние ключей 8 и 10, 11 и замкнутое состо" яние ключей 7 и 9. Цифровые входы множительного устройства 2 соединяются через коммутатор 16 с регистром 1, а аналоговый вход - с выходом запоминающего устройства б, При этом происходит умножение коэффициента ая, записанного в запоминающем устройстве б, на код Х, записанный в регистре 1, и результат перемножения заносится в запоминающее устройство 5. В третьем такте код счетчика уменьшается на единицу, а в блоке памяти Выбирается очередной коэффициент ая, и повторяются операции первого такта, с той разницей, что в запоминающее устройство 6 заносится значение кОэфФициента аП (, 1,просумированнее с аяХ находящемся в запоминающемустройстве 5, В каждом нечетном такте к ранее вычисленному значению, находящемуся в запоминающем устройстве 5, прибавляется значение очередного коэффициента и результат заносится в запоминающее устройство б, В четном такте значение полинома, находящееся в запоминающем устройстве б, умножается на Х. В начале (2 р) -го такта счетчик обнуляется и вырабатывает импульс, который через элемент 17 поступает на вход установки в нуль триггера 20, При этом блокируется генератор тактовых импульсов, ключи 8 и 10, 11 замкнуты, а из блока памяти выбирается коэффициент ав и его значение суммируется со значениями цолинома, находящемся в запоминающем устройстве 5. Сумма записывается в .запоминающее устройство б. На таблице замкнутое и разомкнутое состояние ключей обозначено соответственно через 1 и О. Содержимое запоминающих устройствформула изобретения Вйд Функциональной зависимости, ,котораяреализуется предлагаемым функциональным генератором, определяется алгоритмом работы устройствауправления. Возможны и другие реалиэации, однако большинство применяемых на практике функциональных зависимостей, подлежащих реализации,может быть с требуемой точностьюпредставлено в виде степенньа полиномов. Если в блок памяти записатькоэффициенты полиномов, аппроксимирующих требуемые Функции, то последние могут бытьвоспроизведены предлагаемым функциональным генератором. Количество воспроизводимых функций определяется ийформационной емкостью блока памяти. Изменить набор воспроизводимых функций можно путем перепрограммирования блока памяти беэ какой- либо подстройкй остальных элементов.функциональныи генератор содержитнеболььюе количество аналоговых узлов,что"позволяет применить в них прецизионные элементы без существенного "-усложнения и удорожания конструкции в"целом,и"значительно упростить настройку На базе современных операцйонных элементов, усилителей и аналоговых ключей предлагаемый генератор может реализовать полиномы 4 - 5степени с приведенной погрешностью менее 1 при времени реализации 100-150 ИКС. 1. Функциональный генератор, содержащий регистр, сумматор и цифроаналоговое множительное устройство, подкльЖенное выходом к первому входусумматора, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью упрощения Функционального генератора, он содержитдвухполярный источник опорного напряжения;"первое и второе аналоговыезапоминакщие устройства, пять ключейи устройство управления, первый,второй и третий, четвертый и пятыйуправляющие выходы которого соединенысоответственно с управляющими входамипяти ключей, аналоговый вход цифро. аналогового множительного устройстваСоединенчерез первые два ключа ссоответствующими выходами двухполярного источника опорного напряжения и,через третий ключ - с выходом функционального генератора и выходом первого аналогового запоминающего устройства, вход которого через четвертый ключ соединен с выходом сумматора, второй вход сумматора связан с " "вйходом второго аналогового запоми-,нающего устройства, вход которогочерез пятый ключ соединен с выходомциФрбаналогового множительного устроиства, подключенного цифровымивходами к цифровым выходам устройртва управления, вторая группа информационных входов которого соеди-нена с регистром, запускающий входустройства управления соединен с шиной запуска и является входом запуска устройства.2. Генератор по и. 1, о т л и ч а 5 ю щ и й с я тем, что, устройство уп:равления содержит блок памяти, счетчик, счетный триггер и ВЯ-триггер,генератор тактовых импульсов, элемент задержки, элементы И, ИЛИ, НЕ1 и цифровой коммутатор, причем перваягруппа информационных входов цифрового коммутатора является группойчнформационных входов устройства управленйя, вторая группа информа 15 ционных входов цифрового коммутаторасоединена с,первой группой информационных выходов блока памяти, группацифровых выходов цифрового коммутатора является группой цифровых выЯ ходов устройства управления, а управ;ляющие входы цифрового коммутаторасоединены с выходами счетного триг"гера, разрядные выходы счетчикаподключены к управляющим входам бло- ка памятй, выход которого соединенс первым входом первого элемента Ии через элемент НЕ - с первым входомвторого элемента И, вход счетчикасоединен с первым выходом счетноготрйггера и вторыми входами первогоЗф и второго элементов И, первый выходсчетчика подключен к первому входуэлемента ИЛИ, второй вход которогосоединен с запускающим входом устройства управления, входом элементазадержки и входом установки счетноготриггера, инверсный вход ВБ-триггерасоединен с выходом элемента ИЛИ:прямой вход - с выходом элемента задержки, а выход ВЯ-триггера подклю 4 ц чен ко входу генератора тактовыхимпульсов, соединенного выходом стактовыМ входом счетного триггераик первому входу третьего элемента И, второй вход которого соедийен со вторым выходом счетноготриггера и является пятым управляющим выходом устройства управления,выход третьего элемента. И соединенсо входом второго элемента НЕ иявляется третьим ,управляющим выО ходом устройства управления, выходвторого элемента НЕ является четвертым управляющим выходом устройствауправлейия, выходы первого и второгоэлементов Й являются соответственноЮ 5 первым и вторым управляющими выходами устройства управления.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе,1, АвтоРское свидетельство СССРщ 9 87338, кл, 6 06 О 7/26, 19482. Алексеев Г.И, Воспроизведениефункции средствами цифроаналоговойвычислительной техники. Иинск,ффНаука и техникаф, 1976, с. 202"781839 Составитель ИвановаРедактор В. Еремеева Техред С,Мигунова оррект око Подписное аа 751 твеииого бретеиий -35, Ра г. Уагоро каз 8142/55ВНИМП 1130 нт илиал ППП роектная Тир И Государс делам изо Москва, Ь комитета СССР открытийуюская иаб., д, 4