Гибридный функциональный преобразователь

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 1879610(51)М. Кд067 3/00 у 5 067/26 Государственный комитет по делам изобретений и аткрытнйсДата опубликования описания 10.11,81(72) Автор изобретения Г, А. Калинин Харьковский институт радиоэлектроники(54) ГИБРИДНЫЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Изобретение относится к области ав-:томатики и вычислительной техники, в частности к устройствам для воспроизведения одной и двух переменных, обладающим возможностью уточненной перенастройки с одной произвольной функции на другую.Известен гибридный функциональный преобразователь 11, содержащий аналт- заторы амплитуд, блок памяти, сумматоры, множительные и масштабные блоки,Известен также гибридный функциональный преобразователь 23, содержащий аналого-цифровые преобразователи (АЦП)адресный блок, блок памяти, управляемые инверторы, регистры, цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП) и сумматор.Недостатком этих преобразователей, позволяющих воспроизводить функции двух переменных, является сложность перенастройки с одной произвольной функции на другую.Наиболее близким к изобретению является гибридный функциональный преобразователь 3, содержащий первый под 2ключенный входом к шине ввода первого аргумента, а выходами старших разрядовк установочным входам первого счетчика, выходы разрядов которого соединены с первой группой входов блока индикации и с первой группой адресных входов блока памяти, подключенного первым и вторым выходами к установочным входам соответственно второго и третьего счетчиков, причем выходы разрядов второго счетчика .соединены с первой группой входов записи блока памяти и с цифровыми входами первого ЦАП, подключенного выходом к первому входу выходного сумматора, а выходы разрядов третьего счетчика соединены со второй группой входов записи блока памяти и с цифровыми входами второго, подключенного аналоговыми входами к шинам разнополярных опорных напряжений, а выходом - ко второму входу выходного сумматора, причем управляющие входы блока памяти и первого, второго и третьего счетчиков соединены с шиной управления режимом работы гибридного фун 61кционального преобразователя, а счетныевходы первого, второго и третьего счетчиков подключены к шине ввода счетныхимпульсов, Аналоговый вход первого ПАПсоединен с выходом управляемого инвертора, подключенного сигнальным входом кшине ввода первого аргумента, а управляющим входом - к выходу сумматора помодулю два, соединенного входами с выходами знаковых разрядов первых и вторых счетчиков,Недостатком устройства является ограниченный класс воспроизводимых функций,так как он не позволяет воспроизводитьфункции двух переменных, а также функции 15одной переменной, значения коэффициентоваппроксимации которых на отдельных участках при заданной точности воспроизведе 1 ия превосходят разрядность блока памяти, зоЦелью изобретения является расширениекласса Воспроизводимых функций.С этой целью в гибридный функциональный преобразователь, содержащий первыйЛЦП подключенный входом к шине Ввода дОрГЗотО арГумента ь Выходами сГершихразрядов - к установочным входам первого счетчике, выходы разрядов которого соедцнець с первой группой Входов блока индикации и с первой группой адресных ВходОВ блГ)ка памяти, полел 1 оченнОГО первыми Вторым зыходами и устеновочным входамсг)ответственно второго и третьего счетчи-.ков, пргем выходы разрядов дтороггз счетчика соединены с первой группой Входов35записи блоке памяти и с цифровьми входДми перво о ЦАП, подключенного выходомк первому Входу выходного сумматоре, еВыходы разрядов третьего счетчика соединены со Второй группой входов запцси бло 40ка памяти и с цифровыми входами второгоЦАП, подключенного аналоговыми вхолемик шипам разцополярцых Опорных напряжений а входом - к второму Входу выходного сумматора, причем упревл 1 юцЗе Вхо 45ды блока памяти первого, второго и третьего счетчиков соединены с шиной управления режимом, работы гибридного 1)ункционального преобразователя, е счетные входы первого, второго и третьего счетчиковподключены к цине ввода счетных импуль"сов, введены переключатели, регистры,третий, четвертый и пятый ЦАП)четиерты)и пятый счетчики и второй ЛЦП соединец)цый входом с шиной вводе второго аргумента и с первым входом первого переключателя, выходами млалших разрядов - свходами первого регистра, а выходамистарцих разрядов - с установочными Входеми четвертого счетчика, подключенноговыходами разрядов к второй группе входовблока индикации и к второй группе адресных входов блоке памяти, третий выходкоторого соединен с установочными входами пятого счетчике, подклюенного Выходами разрядов к третьей группе входовзаписи блока памяти и к цифровым входамтретьего ЦАП, выход которого соединен стретьим входом выходного сумматора, ааналоговый Вход - с выходом первого переключателя, подключенного вторым входомк выходу четвертого ЦАП, соединенногоаналоговыми входами с шинами равнополярных опорных напряжений, цифровымивходами - с выходами первого регистра,а знаковым управляющим входом - с выходом знакового разряда пятого счетчике. Лналоговый вход первого ЦАП подклочен к выходу ьторого переключателя,соединенного первым входом с шиной ввода первого аргумента, е вторым входом -с выходом пятого ЦЛП, подключенногоенелОГОВым Входом к шинам реэнополярныхопорных напряжений, знаковым управляющим входом - и выходу знакового разрядеВторого сче 1 1 ке, е цЬровыми Входамик Г)ыходем Второго регистра, соединенногоВходами с В).Ходам младших разрядовпервого ЛЦП.Четвертый и пятый счетчики подключены Гправляющими входами к шине управления режимом работы гибридного функциоцльного преобразователя, а счетнымиВходами - к шице Ввода счетньх и". тульСОВ,Не чертеже изображена структурнаясхеме гибридного фуцкционельного преобразователя,С) содержи Первый ЛЦП 1, подключенный входом к шине 2 Ввода первого арГумецта, е выходами старших разрядовк установочным входам первого счетчика3, Выходы разрядов счетчике 3 соединенъ с первой группой входов блока 4 индикации и с перьой группой адресных входов блока 5 памяти. Блок 5 памяти полк)ючен первым и вторым выходами к уста.ЦОВОЧНЫМ ЗХОДЯМ ВТОГЗОГО Ц ТРЕТЬЕГО СЧЕТчиков 6 и 7, Выходы разрядов счетчикаС соединены с первой группой входов заИсц 6;Оке Ь памяти ц с цифровыми Входамц первого ЦАП 8, подключенного выходом к первому входу выходного сумматора 9, Выходы разрядов счетчика 7 сседццены сО второй группой Входов записиблоке Гэ памяти и с цифровыми Входам 1второго ЦАП 10, подклоченного ецалОГОзыми Входами к шц) рязополярцьх5 8796 опорных напряжений (й,00 ), а выходами -) к второму входу выходного сумматора 9. Второй АЦП 11 соединен входом с шиной 12 ввода второго аргумента и с первым входом переключателя 13, выходами младших разрядов - с входами регистра 14, а выходами старших разрядов - с установочными входами счетчика 15, Счетчик 15 подключен выходами разрядов к второй группе входов блока 4 индикации и к вто рой группе адресных входов блока 5 памяти. Третий выход блока 5 памяти соединен с установочными входами счетчика 16, подключенного выходами разрядов к третьей группе входов записи блока 5 па мяти и к цифровым входам третьего ЦАП 17. ЦАП 17 соединен выходом с третьим входом выходного сумматора Й, а аналоговым входом - с выходом переключателя 13, подключенного вторым входом к 20 выходу четвертого ЦАП 1 8. Преобразователь 18 соединен аналоговыми входами с шиной разнополярных опорных напряжений, цифровыми входами - с выходами регистра 14, а знаковым управляющим входом с выходом знакового разряда счетчика 16. Аналоговый вход ЦАП 8 подключен к выходу переключателя 1 9, соединенного первым входом с шиной 2 ввода первого аргумента, а вторым входом - с выходом пятого 30 ЦАП 20. ЦАП 20 подключен аналоговыми входами к шинам разнополярных опорных напряжений, знаковым управляющим входомк выходу знакового разряда счетчика 6, а цифровыми входами - к выходам регистра35 21. Регистр 21 соединен входами с выходами младших разрядов АЦП 1, Управляющие входы бпока 5 памяти и счетчиков 3 6,7,15 и 16 подключены к шине 22 управления режимом работы гибридного функ ционального преобразователя, а счетные входы счетчиков 3,6,7,15 и 16 - к шине 23 ввода счетных импульсов.Блок 5 памяти может быть переярограммируемым и включает в себя совокупность 45 запоминающих ячеек, например, на основеполевых транзисторов со структурой металл-нитрид-окисел-полупроводник (МНОП- транзисторов), снабжен схемами адресации, стирания, записи и считывания инфор 50 мации.Счетчики 3,6,7,15 и 16 могут быть выполнены, например, с перестраиваемой .структурой: при одном значении управляющего сигнала на шине 22 они функциониру.55 ют как счетчики с соответствующей организацией переносов (при этом значения сигналов на установочных входах игнорируются), При противоположном значении управляюшего сигнала связи между отдельными разрядами счетчиков разрываются,и последние работают в режиме приема ипередачи параллельного кода,Шина 23 ввода счетных импульсоввключает в себя несколько отдельных проводников, соединенных со счетными входами соответствующих счетчиков,Гибридный функциональный преобразователь имеет два режима работы: режимнастройки (программирования) и рабочийрежим.В режиме настройки на шине 22 действует логический "0. При этом блок 5памяти переводится в режим записи ходовых значений параметров аппроксимации,а на счетчики 3,6,7,1 5 и 16 подает разрешение на подсчет импульсов, следуюшихпо шине 23. Одновременно переключатели13 и 19 устанавливаются в такое положение, при котором аналоговые входыЦАП 17 и 8 подключаются к шинам вводааргументов 1 2 и 2 соответственно. Предполагается также,что предварительно выполнено стирание информации в блоке 5 памяти и все счетчики обнулены.Пусть( х, М) - исходная функциональная зависимость, определенная в прямоугольной области Хн А 4 Х, ЧнЧ 4(,Основанием для настройки функционального преобразователя является множество=0,1,22 -1; =0,1,2,.,2 -1.Целые положительные числа 1 и 0 определяются на основе требований к точности аппроксимации.Цель настройки заключается в том,чт бы для всех 1 изаписать в блок памяти кодовые значения параметров аппроксимации.Рассмотрим процедуру настройки для произвольных 1 ив виде последовательности следуюших трех шагов,1. На шины ввода аргументов 2 и 12 подаются нулевые напряжения. На счетчики 3 и 15 последовательно подают счетные импульсы по шине 23 до тех пор, пока блок 4 индикации не зафиксирует требуемый номер области аппроксимации, который определяется совокупностью кодовых значений счетчиков 3 и 15. После этого организуется подача счетных импульсов с шины 23 на счетчик 7 до накопления в нем такого кода, при котором напряжение на выходе сумматора 9, оп 7 8196 ределяемое выходами напряжением преобразователя 10, станет соответствовать Ф ( ХУ ) с требуемым знаком.2, На шине 12 ввода второго аргумента оставляют нулевое напряжение, в то время как на шину 2 ввода первого аргумента подают напряжение, соответствующее ЬХ, Затем по шине 23 направляют в счетчик 6 счетные импульсы до тех пор, пока напряжение с выхода ЦАП 8 1 О суммируясь с ранее сформированным напряжением с выхода преобразователя 10, станет соответствовать т Рнф 1 ЬХ+ Ь Х,ц+ + 0 Ь). ). Теперь в счетчике 5 будет сформирован код, соответствующийЫ(Х +41 Х+ЬХ,+Ь)-(ХН+МХНт;ЬХ3. Шину 2 ввода первого аргументаподключают к нулевому потенциалу, в то время как на шину 12 ввода второго аргумента подают напряжение, соответствующее ьУ. После этого организуется подача счетных импульсов с шины 23 на счетчик" 16 до накопления в нем такого кода, при котором напряхсением на выходе сумматора 9 станет соответствовать 1 (Хн+ЬХ, Ун + +)Ь+ Ь ). При этом в счетчике 16 будет сформирован код, соотоетствуощй301 Хнф 1 ЬХ, Н+ Ь+ЬУ)- (Х+1 Х, Н"Дат )О, ,После выполнения третьего шага настройки коды из счетчиков 6, 7 и 16 переписываются в блок 5 памяти по адресу,указанному кодами в счетчиках 3 и 15(ЦЕПИ ПОДаЧИ ИСПОЛНцтЕтЬНОГО СИГНаЛа Записи на чертеже не изображены),Аналогично выполняется настройка ю 1:всех остальных областей аппроксимации,При выполнении второто и третьего шаговнастройки. следует обращать внимание нахарактер поведещи функции(Х,У) с темчтобы подавать на шины 2 и 12 напряжения, соответствующие Я, М с требуе"мыми знаками, зависящими от знаковкоэффициентов с з . При формировании в счетчиках требуемых значений кодов эти счетчики могут работать врежиме суммирования или вычитания импульсов, Режимы задаются подачей управлющих сигналов по цепям упраьпеня рег,ерсом (на чертеже не показаны).В рабочеи режиме на шине 22 действует логическая "1", которая переводитвсе счетчики в режим приема-передачи параллельных кодов, действующих на их ус 10 8етановочных входах, Одновременно этот же сигнал переводит блок 5 памяти из режима записи в режим считывания кодов. В рабочем режиме переключатели 19 и 13 должны подсоединять соответственно выход ЦАП 20 с аналоговым входом ЦАП 8 и выход преобразователя с аналоговым входом ЦАП 17.Действующие на шинах 2 и 12 входные напряжения с помощью АЦП 1 и 11 преобразуются в пропорциональные двоичные коды, Старшие разряды этих кодов разрядности пи П указывающие номер области аппроксимации, записываются в счетчики 3 и 15, которые по отношению к блоку 5 памяти выполняют функции адресных регистров, Младшие разряды кодов аргументов записываются в регистры 21 и 14 и служат для управления ЦАП 20 и 18 соответственно. После выборки из блока 5 памяти кодовых значений параметров аппроксимации последние записываются в счетчики 6,7,16 для управления ЦАП 8, 10 и 17, напряжения с выходов которых суммируются выход,тм сумматором 9, так что воспроцзгодится уравнение плоско и,Х "т)"- фъ 1 б Х - , +".,; )Знак второго слагаемого определяется зцаковым раззядом счетика 6 который используется ппя уравле 1 я ЦАП 20,Знак, третьего слагаемого Определяется знаковым разрядом счетчика 16, который управн 1 ОТ ЦАП 17. Управяощ 1 е цепц знакового разряда счетчика 7, От которого завцсцт знак первого слагаемого в уравне пси 1 лоскост, на ертеже не изображены.Так 1:; Образом, предложенный гибрдный функдиоцаль 1 ый 1 треобразователь может быть использован для воспроизведения функции двух аргу.етов либо в качестве а 1 россматооа либо в 1 сачестве цнтерпо" пят ооя фупс 1 двух аргументов.Ф О р ." у 1 а изобретенияГцбрдный функдиоцальньй преобразова- ТОЛЬ, СОДЬ:Ртнаший ПЕРиЫй аНаЛОГО-ЦцфРОВОй т.рЕОбраЗОВатЕЛЬ, ПОдКЛОЧЕННЫй ВХОДОМ К пине овода порого аргумента, а выходами старших разрядов - к установочным вхо дам первого счетчика, выходы разрядов тСОтОРОГО СОЕДИНЕНЫ С ПЕРВОЙ ГРУППОЙ ВХО - дов блока индикации и с первой группой адресных входов блока памяти, подключенного пероь;" ц вторым выходами к установочньм входам соотоетствено второго9 8706 и третьего счетчиков, причем выходы разрядов второго счетчика соединены с первой группой входов записи блока памяти юи с цифровыми входами первого цифро-аналогового преобразователя, подключенного выходом к первому входу выходного сумматора, а выходы разря.,ов третьего счетчика соединены со второй группой входов записи блока памяти и с цифровыми входами второго цифро-аналогового преобраэо вателя подключенного аналоговыми входами к шинам разнополярных опорных напря- жений, а выходом - к второму входу вы-; ходного сумматора, причем управляюшие входы блока памяти и первого, второго и третьего счетчиков соединены с шиной управления режимом. работы гибридного функционального преобразоватеня, а счетные входы первого, второго ц третьего счетчиков подключены к шине ввода счетГ ныхимлульсов, отличо ющийся тем, что, с целью расширения класса воспроизводимых функций, в ного гаедены переключатели, регистры, т 1:етцй, четвертый и пятый цифро-аналогог;ые нрсобразо 25 ватели, четвертый и пятый счетчики и второй аналого-цифровой пр.е 6 1 зомтель, соединенный входом с шиной н в ; ;е второго аргумента и с первым входом ириего переключателя, выходамц мля,и н 1; разрядовзо с входами первого регистре,".всходами старших разрядов - с устено. шами входами четвертого счетчике, .: н.,:.оченного выходами разрядов к второй :1:.,чне входов блока индикации ц к втор .". группе адресных входов блока памятч, , тнй выход которого соединен с установочными входами пятого счетчика, подключенного ыходами разрядов к третьей г 1 у;.и, зходов записи блока памяти ц к нцф:.,сил;,т входамло 10 10третьего цифро-аналогового преобразователя, выход которого соединен с третьимвходом выходного сумматора, а аналоговый вход - с выходом первого переключателя, подключенного вторым входом к выходу четвертого цифро-аналогового преобразователя, соединенного аналоговыми входами с шинами разнополярных опорных напряжений, цифровыми входами - с выходами первого регистра, а знаковым управляюшим входом - с выходом знакового разряда пятого счетчика, причем аналоговыйвход первого цифро-аналогового преобразователя подключен к выходу второго переключателя, соединенного первым входом сшиной ввода первого аргумента, а вторымвХодом - с выходом пятого;цифро-аналогового преобразователя, подключенного аналоговыми входами к шинам разнополярныхопорных напряжений, знаковым управляющим входом - к выходу знакового разряда второго счетчшса, а цифровыми входамц - к выходам второго регистра, соединенного входами с выходами младших разрядов первого аналого-ццфрового преобразоватеи, причем четвертый и пятый счетлкн подключены управляющими входамик шине управления режимом работы гибридного функционального преобразования,а счетными входамц - к шине ввоца счетцых импульсов,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР й 636633, кл,06 Я 7/26, 1976. 2. Авторское свидетельство СССРСоставитель С, КазиновРедактор Л. Утехина Техред М,Голинка Корректор О. БилакЗаказ 9723/21 Тираж 748 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5Филиал ППП фПатентф, г. Ужгород, ул, Проектная, 4