Функциональный частотный преобразователь

Союз СоветскинСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕИ ЗОВРЕТЕН ИЯК ДвтОскОМ СвидетилЬСтву п 942056(И)М. Кд. С 06 О 7/26 зЬоударствснный комитет СССР йо долам изобретений и открытий(71) Заявитель Киевский ордена Ленина политехнический институт им., 50-летияВеликой Октябрьской социалистической революции(54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫИ ЧАСТОТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано при построении аналоговых и аналого-цифровых вычислительных устройств.5 По основному авт. св. У 809241 известен функциональный частотный преобразователь, который содержит два интегратора, выходы которых подключены к одним входам компараторов, а выходы компараторов через устройство управления подклюцены к разрядным ключам, соединяющим вход и выход интеграторов, к источникам входного и опорного напряжения с помощью ключевых элементов подключены входы сумматоров,а выходы двух из них соединены соответственно со входами интеграторов, выходы двух других - со20 вторыми входами компараторов 1 1.Недостаток известного устройства состоит в том, что оно имеет ограниченные функциональные возможности,так как выполняет несколько десятков множительно-делительных операций и не позволяет воспроизводить периодические функции или достаточно сложные функциональные зависимости с положительными и отрицательными производными,Цель изобретения - расширение функциональных возможностей преобразователя.Поставленная цель достигается тем, цто в устройство введены цифроаналоговый преобразователь, коммутатор, программный переключатель, сигнальный вход которого подключен к шине входного напряжения функционального частотного преобразователя, а выходы соединены с входами коммутатора, первая группа выходов которого соединена с входами цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен к шине опорного напряжения функционального частотного пресбразо 942056вателя, входы управления ключевыхэлементов соединены с соответствующими выходами второй группы выходовкоммутатора, а управляющие входы коммутатора и программного переключателяподключены к выходу функциональногочастотного преобразователя,На фиг.1 и 2 представлены структурные схемы функционального частотного преобразователя (ФЧП); на фиг.3 -10временные диаграммы работы ФЧП; нафиг.4 - 6 - граФики функций ФЧП.Фукнциональный частотный преобразователь (Фиг,1) содержит четыреключевых элемента 1 - 4, первые входы которых подключены к шине входного напряжения Х, вторые входы к шинеопорного напряжения Хо,. Выходы ключевых элементов 1 - 4 соединены совходами сумматоров 5 - 8, Выходы сум оматоров 6 и 8 подключены к интеграторам 9 и 10 соответственно. Вход ивыход интегратора 9 соединен с ключом 11, а вход и выход интегратора 10 - с ключом 12. Выход интегратора 9 подключен к компаратору 13,а выход интегратора 10 - к компарато"ру 14. Выходы компараторов 13 и 14подключены к устройству 15 управления, выход которого соединен с клю- ЗОчами 1 1 и 12, выходы сумматоров 5 и7 подключены к вторым входам компараторов 13 и 14 соответственно. Источник входного напряжения Х подключен к первому входу программногопереключателя 16, выходы которогосоединены с входами коммутатора 17,первая группа выходов которого соединена с входами цифроаналогового преобразователя 18, выход которого подключен к шине опорного напряженияХо, входы управления ключевых элементов 1 - 4 соединены с второй группой выходов коммутатора 17, а управляющие входы коммутатора 17 и программного переключателя 16 подключены к выходу функционального частотного йреобразователя. Структурная схема ФЧП с одним из возможных вариантов выполнения программного переключателя представлена на фиг,2.На фиг,2 обозначен частотный преобразователь 19, вход которого подключен к шине входного напряжения Х и входам п-компараторов (К) 20, а их выходы соединены с входами мультиплексора (М) 21, выход М 21 подклю 4чен к входам демультиплексоров (ДМ)22 и 23, выходы которых соединенысоответственно с входами управлениящ-ключевых элементов (КЭ) 24 установки кода вида Функции и К-ключевыхэлементов 25 установки кода опорного напряжения, входы которых соединены с наборным полем (НП) 26. Выходы КЗ 24 с помощью регистра (Р) 27,соединены с входами управления ключевых элементов 1 - 4, а выходы КЭ25 с помощью Р 27 - с входами цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 18,выход которого подключен к шине опорного напряжения Хо,. Выход ФЧП соединен с входами управления Р 27 иДМ 22 и 23.На временных диаграммах ( фиг.3),поясняющих принцип действия ФЧП, показаны изменения уровней компарирования и напряжения на выходах интеграторов при условии, что суммарныйвременной интервал с 1 равен обратному значению основной функции(1),Частота импульсов на выходе ФЧПопределяется зависимостью2 хх - х (2),х хогде- постоянная времени интегрирования,На Фиг.4 представлен график зависимости (2) частоты Гх от входногонапряжения Х при постоянном Х,Работа ФЧП происходит следующимобразом.помощью программного переключателя 16, в котором устанавливаютсякоды вида Функций и последовательность их формирования, коммутатор 17по входам управления ключевыми элементами 1 - 4 подключает. входное напряжение Х и опорное Хк соответствующим входам ФЧП, чем задаетсявид функции, Величина опорного напряжения Хустанавливается ЦАП 18 всоответствии с кодами программногопереключателя, подключаемыми коммутатором 17.Синхронизация работы ФЧП осуществляется выходным сигналом по управляющим входам коммутатора 17 и программного переключателя 16.В общем случае в зависимости отвеличины входного напряжения Х с помощью ключевых элементов 1 - 4 напря5 9420жения Х и Х подаются на определенные входы ФЧП, При этом могут воспроизводиться периодические функциифиг,4)или достаточно сложные функциональные зависимости с положительными и отрицательными производнымифиг.5). Задаваясь определенной временной последовательностью и переходяк пространственному подключениювходных величин Х и Хо, к входам 0ФЧП, в соответствии с выражением 1,2)можно получать широкий спектр периодических сложных функциональных зависимостейфиг.6),Программный переключатель (фиг,2 ) 15работает следующим образом.При изменении входного напряженияХ срабатывают К 20.1 20 п, приэтом на выходе М 21 формируется последовательность импульсов, число рокоторых соответствует числу уровнейкомпарирования - и . С помощью ДМ 23последовательно во времени открываютсяКЭ 24,1 24, которые передают код вида функции НП 26 через 2 зР 27 на КЭ 1 - 4 ФЧП, устанавливаяфункцию преобразования, соответствующую набранному коду,Аналогичным образом М 21 управляет КЭ 251 25 К, открывая ихдля передачи кода НП 26 через Р 27к входу ЦАП 18, чем обеспечиваетсяформирование дискретных значений опорпряжения Х035Синхронизация работы осуществляется выходным сигналом по входам управления ДМ 22 и 23 и Р 27.Рассмотренные структуры ФЧП 1,фиг.1и 2) обеспечивают увеличение числа40функциональных возможностей и их периодичность за счет возможности коммутации входов ФЧП с помощью логических схем, построенных на цифровыхмикросхемах средней степени интег 45рации меньшей точности и стоимостипо сравнению с аналоговыми схемами,формирующими те же функции,56 6Точность устройства определяется цифроаналоговым преобразователем в интегральном исполнении, стоимость которого выше по сравнению с цифровыми микросхемами, но при малом удельном весе в оборудовании ФЧП на его стоимость влияет несущественно,Таким образом, технико-экономический эффект от применения предлагаемого устройства состоит в уменьшении количества дорогостоящего оборудования при построении преобразователей, воспроизводящих широкий класс периодических сложных функцио" нальных зависимостей.формула изобретенияфункциональный частотный преобразователь по авт. св, У 809241, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения класса решаемых задач,в него введены цифроаналоговый преобразователь, коммутатор, программный переключатель, сигнальный вход которого подключен к шине входного напряжения Функционального частотного преобразователя, а выходы соединены с входами коммутатора, первая группа выходов которого соединена с входами цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен к шине опорного напряжения функционального частотного преобразователя, входы управления ключевых элементов соединены с соответствующими выходами второй группы выходов коммутатора, а управляющие входы коммутатора и программного переключателя подключены к выходу функционального частотного преобразователя.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРУ 809241,кл. С 06 С 7/26,1979 (прототип),942056 х Составитель С. Биланко Техред М, Надь Коррек Редактор С,Та 43/41ВНИ ак Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проек Тираж 731ИПИ Государственного комитпо делам изобретений и откМосква, Ж, Раушская н одписноеа СССРтий