Аппроксимирующий функциональный преобразователь

СОКЕ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК . 51) С 06 Р 15/31 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ АВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ е ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ .(71) Львовский ордена Ленина политехнический институт им, Ленинскогокомсомола(56) 1. Данчеев В.П. Цифрочастотныевычислительные устройства. М., "Эн ргия", 1976, с. 45.2. Авторское свидетельство СССРУ 807285, кл. С Об Г 7/62, 1979(54)(57) АППРОКСИМИРУЮЩИЙ ФУНКЦИОНАЩНЬЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащийреверснвный счетчик, первый и второйсчетчики, первый управляемый делительчастоты, первую, вторую и третьюгруппы импульсно-потенциальных элементов И, первый, второй и третийэлементы ИЛИ, первый коммутатор,первый импульсный сумматор и импульс"ный вычитатель, первый вход и выходкоторого подключены соответственнок входу преобразователя и счетномувходу первого счетчика, разрядныевыходы которого подключены к импульсным входам импульсно-потенциальныхэлементов И первой группы, выходыкоторых подключены к входам первогоэлемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом импульсного вычитателя, выходы импульсно-потенциальных элементов И второй группы соединены с входами второго элемента ИЛИ,выход которого подключен к первомувходу первого импульсного сумматораЯК 1 6043 выход которого соединен с первыминформационным входом первого коммутатора, выход которого соединен сосчетным входом реверсивного счетчика, разрядные выходы второго счетчика подключены к импульсным входамимпульсно-потенциальных элементов Итретьей .группы, выходи которого соединены с входами третьего элемента ИЛИ, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью расширения классарешаемых задач ба счет дополнитель-,ного вычисления функций1 т,=Ф+ - ".1 т,ме тодом кусочно-нелинейной аппроксимации, в него введены второй импульсный сумматор, дешифратор, блок памяти, второй управляемый делитель частоты, счетчик ребультата, второй И третий коммутаторы и третий счетчик, счетный вход которого соединен с первым входом вычитателя и вторым входом первого импульсного сумматора, разрядные выходы третьего .счетчика соедине. , ны с потенциальными входами импульс. но-потенциальных элементов И первойгруппы, причем к импульсному входу 1-го элемента И первой группы подключен выход (1+1)-го рабряда первого счетчика, к потенциальному входу того же элемента И первой группы подключен выход (и)-го разряда третьего .счетчика (где п " разрядность счетчиков, 1 0,1 И), разрядные выходы третьего счетчика подключены к импульсным входам импульсно-потенциальных элементов И.второй группы, потенциальные входы которых подключены11 б 0430 к разрядным выходам первого счетчика,причем к импульсному входу -го элемента И второй группы подключен выход(е -) -го разряда третьего счетчика,к потенциальному входу того же элемента И второй группы подключен выход( +1)-го разряда первого счетчика,выход импульсного вычитателя соединенс первым информационным входом второго коммутатора, к второму информационному входу которого подключен выходпервого коммутатора, к третьему информационному входу второго коммутатора подключен выход импульсного вычитателя, выход второго коммутаторасоединен с информационным входом первого управляемого делителя частоты,выход которого соединен с счетнымвходом счетчика результата, первый,вход второго импульсного сумматораподключен к выходу третьего элемента ИЛИ и .к второму информационномувходу первого коммутатора, второйвход второго импульсного сумматораподключен к входу преобразователявыход второго импульсного сумматораподключен к первому информационномувходу третьего коммутатора, второй 1Изобретение относится к автоматике, вычислительной и измеритеЛьной технике и может быть использовано в качестве специализированного вычислителя, входящего в состав устройств автоматики, управления и контроля, а также для функционального преобразователя импульсных последовательностей, в частности для линеаризации характеристик частотных датчиков.Известно устройство для воспроизведения степенной функции, содержащее две цепочки двоичных умножителей, регистр и реверсивный счетчик 11.Недостатками этого устройства являются узкий класс решаемых задач, а также чрезмерная зависимость аппаратурных затрат от значения показателя степени, приводящая к усложнению схемы.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является информационный вход которого подключен к выходу первого импульсного сумматора, выход третьего коммутаторасоединен с информационным входомвторого управляемого делителя частоты, выход которого соединен со счетным входом второго счетчика, разрядные выходы реверсивного счетчика соединены с потенциальными входами импульсно-потенциальных элементов Итретьей группы, причем к импульсному входу , -го элемента И третьей группы подключеч выход. (-1)-го разрядавторого счетчика, к потенциальному входу того же элемента И третьейгруппы подключен выход (и)-го разряда реверсивного счетчика, разрядные выходы третьего счетчика подключены к входам дешифратора, выходыкоторого подключены к адресному ,входу блока памяти,выходы группразрядов с первой по шестую которого подключены к управляющим входамсоответственно первого, второго,третьего коммутаторов реверсивного счетчика и первого и второго управляемых делителей частоты. 2функциональный преобразователь числа импульсов в цифровой код, содержащий реверсивный счетчик, первый и второй счетчики, первую, вторую и третьюгруппы импульсно-потенциальныхэлементов И, первый, второй и третий элементы ИЛИ, первый и второй импульсные сумматоры-вычитатели,.делитель частоты, первый коммутатор, 10 блок управления, содержащий инвертор, формирователь импульсов и триключа, первые входы которых подключены к источнику питания, а вторыек шине нулевого потенциала, выход ц первого ключа подключен к управляющему входу первого коммутатора, выход второго ключа - к входу управления суммированием и через инвертор ко входу управления вычитанием реверсивного счетчика, вход форми-рователя импульсов соединен с входомблока управления, а выход формирователя к первому входу первого импульс3ного сумматора-вычитателя, выход . которого соединен с входом .первого счетчика, разрядные выходы которого подключены к импульсным входам первой группы импульсно-потенциальных элементов И, выходы которой подклю-. чены к входам первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом первого импульсного сумматора вычитателя, выходы второй группы импульсно-потенциальных элементов И соединены с входами второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу второго импульсного сумматора-. вычитателя, выход которого соединен с первым входом первого коммутатора, выход которого соединен с входом реверсивного счетчика, разрядные выходы второго счетчика подключены к импульсным входам третьей группы импульсно-потенциальных элементов И, выходы которой соединены с входами третьего элемента ИЛИ 12 3Недостатками известного устройства являются узкий класс решаемых задач, обусловленный невозможностью воспроизведения функции вида ь(1+-) и у = - РпРп(1+-),то+ Х х х1 К В32 К в фгде к и к 2 - коэффициент преобразования и невозможностьвоспроизведения функций методом аппрокси мации,Целью изобретения является расширение класса решаемых задач за счетвоэможности дополнительного вычисле, ния функцийР+ (1,. и (.Й+ - ), У = - Р.Р. (1+ -методом кусочно-.нелинейной аппроксимации.Поставленная цель достигаетсятем, что в аппроксимирующий функциональный преобразователь, содержащийреверсивный счетчик, первый и второй счетчики, первый управляемыйделитель частоты, первую, вторую,третью группы импульсно-потенциальных элементов И, первый, второй итретий элементы ИЛИ, первый коммутатор, первый импульсный сумматор .и импульсный вычитатель, первыйвход и выход которого подключенысоответственно к входу преобразователя и счетному входу первого счетчика, разрядные выходы которого,подключены к импульсным входам им 1 б 0430 . 4 пульсно-потенциальных элементов Ипервой группы, выходы которых подключены к входам первого элемента ИЛИ, выход которого соединен 5с вторым входом импульсного вычитателя, выходы импульсно-потенциальных элементов И второй группы соеди.нены с входами второго элемента ИЛИ,выход которого подключен к первому. входу первого импульсного сумматора, выход которого соединен с первым информационным входом первогокоммутатора, выход которого соединен с счетным входом реверсивногосчетчика, разрядные выходы второгосчетчика подключены к импульснымвходам импульсно-потенциальных элементов И третьей группы, выходы которых соединены с входами гретьегоэлемента ИЛИ, дополнительно введены.второй. импульсный сумматор, деши,фратор, блок памяти, второй управляемый делитель частоты, счетчик результата, второй и третий коммутаторы, третий счетчик, счетный вход которого соединен. с первым входом вычитателя и вторым входом первого импульсного сумматора, разрядные выходытретьего счетчика соединены с потен-.циальными входами импульсно-потенциЗо альных элементов И первой группы,причем к импульсному входу-го элемента И йервой группы подключен выход (+1)-го разряда первого счетчика, к потенциальному входу того же 35 элемента И первой группы подключенвыход (и- )-го разряда третьего счетчика (где п - разрядность счетчиков,1=0, 1 и -1), разрядные выходытретьего счетчика подключены к им пульсным, входам импульсно-потенциальных элементов И второй группы, потенциальные входы которых подключенык разрядным выходам первого счетчика,причем к импульсному входу 1-го эле мента И второй группы подключен выход(и - 0-го разряда третьего счетчика,к потенциальному входу того же элемента И второй группы подключен выход(1+1)-го разряда первого счетчика,выход импульсного вычитателя соединен с первым информационным входомвторого коммутатора,к второму информационному.входу которого подключен выход первого коммутатора, к третьему 55 информационному входу второго коммутатора подключен выход импульсноговычитателя, выход второго коммутаторасоединен с информационным входом первого управляемого делителя частоты,выход которого соединен с счетнымвходом счетчика результата, первыйвход второго импульсного сумматораподключен к выходу третьего элемента ИЛИ и к второму информационномувходу первого коммутатора, второйвход второго импульсного сумматора,выход второго импульсного сумматораподключен к первому информационномувходу третьего коммутатора, второйинформационный вход которого подклю-.чен к выходу первого импульсного сумматора, выход третьего коммутаторасоединен с информационным входом второго управляемого делителя частоты,выход которого соединен со счетнымвходом второго счетчика, разрядые выходы реверсивного счетчика соединеныс потенциальными входами импульснопотенциальных элементов И третьейгруппы, причем к импульсному входу-го элемента И третьей группы подключен выход (1+1)-го разряда второго5счетчика, к потенциальному входу тогоже элемента И третьей группы подключен выход (п)-го разряда реверсивного счетчика, разрядные выходы третьего счетчика подключены к входам 30дешифратора, выходы которого подключены к адресному входу блока памяти,выходы групп разрядов с первой пошестую которого подключены к управляющим входам соответственно первого,Звторого, третьего коммутаторов реверсивного счетчика и первого и второгоуправляемых делителей частоты,На фиг. 1 дана структурная схемацифрового функционального преобразова 10теля; на фйг. 2 - вариант выполненияимпульсного сумматора, на фиг. 3 - .вариант выполнения импульсного вычитателя и временные диаграммы, поясняющие его работу. 45Цифровой функциональный преобразователь содержит вход 1, дешифратор 2,. блок 3 памяти, счетчик 4 результата,управляемые делители 5 и 6 частоты,информационный вход 7 реверсивного , 50счетчика 8, счетчики 9 - 11, группыимпульсно-потенциальных элемен-.тов И 12 - 14, элементы ИЛИ 15 - 17,импульсный .вычитатель 18 свходами 19,20 и выходом 21, импульсный сумматор 22 с входами 23 и 24 и выходом 25.импульсный сумматор 26 с входами 27,и 28 и выходом 29, коммутатор 30 с входами 31 и 32, коммутатор 33с входами 34 и 35, коммутатор 36с входами 37 - 39.Вариант выполнения схемы импульсного сумматора (Фиг. 2) содержит элемент ИЛИ 40 и элемент задержки 41.Вариант выполнения схемы импульсного вычитателя (Фиг, 3) содержиттриггер 42 и элемент ИЛИ 43,Элемент 41 задержки исключает возможность совпадения импульсов импульсных последовательностей, поступающихнз вход схемы (фиг. 2), Работа схемывычитания подробно иллюстрируетсявременными диаграммами (Фиг, 3).функциональный преобразовательработает следующим образом,Импульсная входная последовательность Х, поступающая на вход 1 преобразователя,формирует текущее значение Х числа в счетчике 9, Код этогочисла поступает на входы дешифратора .2, с помощью которого определяютсяузлы аппроксимации. Код, соответствующий узлам аппроксимации, с выходам дешифратора 2 поступает на адресные входы блока 3 памяти, в ячейкахкоторого хранятся значения коэффициентов деления делителей 5 и 6 частоты и информация о режимах работыкоммутаторов 30, 33 и 36 и реверсивного счетчика 8. Пусть для определенности на произвольном участке.аппроксимации сигналом с выходов блока 3 памяти коммутатор 30 переключенв такое положение, что импульснаяпоследовательность на выход коммутатора поступает с входа 31, коммутатор 33 переключен в такое положение,что импульсная последовательностьна его выход поступает с входа 35,коммутатор 36 переключен в такое положение, что импульсная последовательность на его выход поступаетс входа 39. Сигналами с выходов блока памяти установлены коэффициентыделения К и К управляемых делите-.лей 5 и 6 частоты соответственно,Счетчик 9 с помощью разрядных выходов управляет двоичным умножителемчастоты, состоящим из счетчика 10,группы элементов И 12 и элемента ИЛИ 15. Приращение Ыу импульснойпоследовательности у, поступающей навход счетчика 10 с выхода 21 вычитателя 18, вызывает на выходе элемента ИЛИ 15 приращение дг импульснойпоследовательности1160430 Приращение Ыу импульсной последовательности у определяется разностью приращений дх и дл импульсных последовательностей х и г, т.еь Усх(2)Проинтегрировав (2) с учетом пре" О делов интегрирования, получим текущее значение числа в счетчике 1 ОР- "3) мСчетчик 10 управляет двоичным15 умножителем частоты, образованным счетчиком 9, группой элементов И 13 и элементом ИЛИ 16. Приращение дх входной последовательности х, поступающей на вход счетчика 9 с выхода . блока 2, вызывает на выходе элемента ИЛИ 16 приращение Ы импульсной последовательности Ы определяемое с учетом (3) выражениемХ25 т й" Ь - )1, )Приращение др импульсной последовательности. р на выходе 25 сумматора 22 ос 3 хНа различных участках аппроксимации с помощью блока 3 памяти могут задаваться разные значения коэффициента К и тем самым изменяться наклон аппроксимирующей функции (13). ,Управляя с помощью блока 3 памяти коммутатором 36, на вход счетчика 4 можно подавать разные импульсные по-рледовательности 1 , в, у и, следовательно, подбирать функцию, лучше других приближающую заданную зависимость на данном участке аппроксимации.55Импульсная последовательность д" вызывается импульсной последователь;костью 4, поступающей с выхода 29 С 1= КД; К= - (1) где в - коэффициент пересчета счетчиков 9 и 10. с 3 р: о 1 оЕ+ с 1 х. (5) 30Импульсная последовательностьподается через коммутатор 30 на входсчетчика 8, устанавливаемого передначалом преобразования в нулевое состояние,35Проинтегрировав (5) с учетом (4)и пределов ин)егрирования, получимтекущее значение числа а в счетчике 8, работающем в режиме вычитанияр-.,)( ) .,фьСчетчик 11, группа элементов И 14 .и элемент ИЛИ 17 образует двичныйумножитель частоты, управляемый. счетчиком 8,ьПоэтому приращение ИУ импульснойпоследовательности д" на выходе элемента 17, вызванное приращением импульсной последовательности у, поступающей на вход счетчика 11, определяется из выражения сумматора 26 через коммутатор 33 иавход. делителя 5. Поэтому справедливсследующее соотношение между приращением 3 импульсной последовательностг и приращением 4) импульсной последовательностиН 11 З"= )(8) где К, - коэффициент деления делителя 6.Кроме того,д )=Ох+ 4 с. (9)Следовательно,из (7), с учетом (8) и (9), получим С ) оо)х 3-п)9 Ь - ") пПри К=1 выражение (10) принимаетвид Проинтегрировав (11) с учетомпределов интегрирования, получаем у 2 Рч - ) 2) Таким образом, предлагаемый функциональный преобразователь позволяет одновременно вычислить функцииу щЬ(1+ф) и у= и ВоВ(1+Д)Кроме того, импульсная последовательность через коммутатор 36 и делитель 6 частоты с коэффициентом деления К поступает на счетчик 6, Формируя в нем результат преобразования з" 3)1 - ) Ръ) 12"Патент", г.Ужгород, ул.Проектная ил 9 24 3780/4ВНИИПИ113035,Тираж 710осударственного коми делам изобретений .и ва, Ж, Раушская н одписное ета СССР открытий бе д 4/5