Аналого-цифровой функциональный преобразователь

 

Изобретение относится к автоматике, вычислительной и измерительной технике и может быть использовано , в частности, для линеаризации характеристик первичных преобразователей. Цель изобретения - повышение точности и расширение класса воспроизводимых функций. Аналого-цифровой функциональный преобразователь содержит блок 1 памяти, арифметическое устройство 2, выполненное на блоке 3 коммутации, регистрах 4 и сумматорах 5, генератор 6 тактовых импульсов, счетчик 7, блок 8 формирования адреса, компаратор 9, цифроаналоговый преобразователь 10 и выходной регистр 11. Принцип действия функционального преобразователя основан на циклическом формировании аппроксимирующей кусочно-полиномиальной зависимости при неравномерном разбиении на участки аппроксимации, что позволяет повысить точность преобразования и расширить класс воспроизводимых функций. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 G 06 G 7/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4384163/24-24 (22) 25.02.88 (46) 15.09.89, Бюл. Н - 34 (71) Ленинградский электротехнический институт им. В.И. Ульянова (Ленина) (72) В,В. Алексеев, Н.И, Битюгова, Б.Г, Комаров и П,Г. Королев (53) 681.335 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 - 9?4381, кл. G 06 G 7/26, 1981.

Авторское свидетельство СССР

Р 1157680, кл, Н 03 К 13/02, 1983. (54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ . ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к автоматике, вычислительной и измерительной технике и может быть использовано, в частности, для линеаризации характеристик первичных преобразователей.

„„gg„„1508249 А1

Цель изобретения " повышение точности и расширение класса воспроизводимых функций. Аналого-цифровой функциональный преобразователь содержит блок 1 памяти, арифметическое устройство 2, выполненное на блоке 3 коммутации, регистрах 4 и сумматорах

5, генератор 6 тактовых импульсов, счетчик 7, блок 8 формирования адреса, компаратор 9, цифроаналоговый преобразователь 10 и выходной регистр 11. Принцип действия функционального преобразователя аснован на циклическом формировании аппроксимирукяцей кусочно-полиномиальной зависимости при неравномерном разбиении на участки аппроксимации, что позволяет повысить точность преобразования и расширить класс воспроизводимых функций. 1 з.п. A-лы, 3 ил.

49

4 генератор 6 тактовых импульсов, счетчик 7,.блок 8 фор иравания адреса, компаратор 9, цифроаналоговый преобразователь 10 и выходной регистр 11.

Блок 8 формирования адреса (фиг.2) содержит узел 12 сравнения кодов, счетчик 13 адреса, два триггера 14 и 15 элемент И-НЕ 16

Работа функционального преобразователя основана на использовании операции многократного суммирования для получ е ния ст е пе иной з а в и симо сти, При этом выражение для К-кратного суммирования, определяющего (К+1)-ю степень аргумента i имеет вид

15082

ill 111 1 13% Il1 т

1 + а i+ а Т "Еi +...+а„

3>1

1 3;

1 + a„g i +а, i +...+a„ i, )1 1т1 1=1

y" (i) а,.+а„

=а + а,,С

1=1 (2) (5) где q — номер участка аппроксимации;

m < и m >.„ Д вЂ Значен аргумента 40 соответствующие нижней и верхней гра ницам участка q.

Однако в связи с тем, что начальные условия, т.е. значения коэффициентов каждОГО палинОма крОме пер 45 ваго, в момент их включения отлича-. ются от рассчитанных по формуле (3), так как для формирования степенной зависимости аргумента используется операция многократного суммирования, в которой формирование очередного

50 значения функции происходит последовательно, было получено выражение для пересчета, коэффициентов а ) .

1-)

С = . R, .a;, ) =1

=On (4) Изобретение относится к автоматике, вычислительной технике и измерительной технике и может быть использовано, в частности, для коррекции нелинейностей измерительных каналов иэмерительно-информационных систем.

Цель изобретения — повьппение точности и расширение класса воспроизводимых функций. 10

На .фиг, 1 представлена блок-схема аналого-цифрового функционального преобразователя; на фиг.2 - блоксхема блока формирования адреса, на фиг.3 — временная диаграмма его 15 работы.

Аналого-цифровой функциональный преобразователь содержит блок 1 памяти и арифметическое устройство 2, включающее в себя блок 3 коммутации, буферные регистры 4,,...,4 „, и сумматоры 5„,,5 „. Кроме того, функ циональный преобразователь содержит где а; — коэффициенты палинома. 30

Для общего случая кусочно-полиномиальной аппроксимации выражение (2) примет вид: и " < +1(j-1) у (i) = а,„,+ Q а,„;,Е ), о

Ч = 11 Ч„,cps (3) где j; — номер регистра (к) (° +1) (1 (К+1)!" (1) Используя выражение (1), можно определить полинам степени и как

1-Х

R к — множитель коэффициента а; при поступлении К тактовых импульсов, который определяется по формуле

К(К+1 (К+2 ... (К+ -1-1) к (i=j) (Таким образом, при помощи зависимостей (4) и (5), подставляя значения К щ можно рассчитать значение коэффициентов каждого полинома, которое непосредственно заносится в регистры 4 при включении соответ) ст вующе го полинома.

В дальнейшем для простоты описания в качестве примера рассматривается первый участок кусочна"полиномиальной зависим>сти с коэффициентами

1)

Функциональный преобразователь работает следующим образом.

В исходном состоянии обнулены счетчики 7 и 13, триггеры 14 и 15 имеют на прямых выходах нулевой сигнал, блок 3 коммутации находится в положении, при котором выходы сумматоров 5 - подключены к входам регистJ ров 4 °, в блоке 1 памяти, в одном слове разрядностью Н, записаны значения коэффициентов полинома для опре5 15082 деленного участка аппроксимации С

С „и адрес этого участка, причем в качестве адреса узлов аппроксимации берутся следующие величи 5 ны: первый адрес равен единице, второй m> третий m > и т,д, При совпадении кода адреса начала первого участка аппроксимации, находящегося в блоке 1 памяти, и кода числа импульсов подсчитанных счетчиком

7, срабатывает узел 12 сравнения кодов (см,фиг.2 ) и устанавливает триггер 14 в единичное состояние, разрешая прохождение двух тактовых им- !5 пульсов через элемент И-НЕ 16, первый пришедший импульс устанавливает триггер 15 в положение, при котором на прямом выходе появляется единичный сигнал, на инверсном — нулевой. 20

Блок 3 коммутации переключается и подключает входы регистров 4 . к вы1 ходу блока 1 памяти. Второй импульс передним фронтом стробирует з апись коэффициентов аппроксимации а „, 25 а„,,...,а, в регистры 4,,4,...,4„ сост вет ственно, а по з аднему фронту импульса сбрасываются триггеры 14 и 15 — блок коммутации возвращается в исходное состояние, счетчик 13 уста-3Q навливает на входе блока памяти адрес и коэффициенты полиномиальной зависимости для следующего участка аппроксимации. Сразу после записи коэффициентов в регистрах 4, и в

J сумматорах 5 - происходит вычисление

J полинома (2 ) на основе зависимости (1) для значения i = 1, у (1) = а „+

+ а „+...+ а „„и с появлением переднего фронта первого импульса ре- 4Q эультат выдается на вход преобразователя 10, вырабатывающего эталонное напряжение, эквивалентное входному коду, одновременно с этим в остальные регистры записывается промежу- 45 точный результат: в регистр 4 — а,. + а,. +...+ a в регистр

4 — а, +...+ а 1„ и т.д., в сумматорах происходит вычисление следующего значения для у (2) = (a „ + 50

+ а„,+... а„„) + (а „„+ а, +...+а,„)

+...+а „„и с появлением второго импульса оно передается на выход регистра 4 „, 55

При поступлении следующих импульсов будет продолжаться суммирование коэффициентов полинома для данного участка аппроксимации.

49 6

При наборе счетчиком 7 числа импульсов, равного адресу следующего узла аппроксимации, т. е. точки, в которой происходит модификация коэффициентов аппроксимации и (или) изменение порядка воспроизводимого полинома, блок 8 переключает блок 3 коммутации в положение подключения на входы регистров 4 ° выходов блока

4 памяти. Процесс формйрования очередного участка кусочно-нелинейной э ави симо сти пов торя ет ся.

В момент равенства входного напряжения преобразователя и напряжения на выходе цифроаналогового преобразователя 10 сигнал с выхода компаратора 9 разрешает запись кода напряже" ния через выходной регистр ll на выход преобразователя.

Рассмотренный преобразователь работает по принципу циклического формирования аппроксимирующей кусочнополиномиальной зависимости, т.е, переполнение и сброс счетчиков 7 и

13 приводит преобразователь в исходное состояние.

Формул аизoбретення

l. Аналого-цифровой функциональный преобразователь, содержащий генератор тактовых импульсов, соединенный выходом со счетным входом счетчика, подключенного выходом к информационному входу выходного регистра, соединенного входом управления записью с выходом компаратора, первый вход которого является входом аргумента преобразователя, а второй вход подключен к выходу цифроаналогового преобразователя, блок памяти и арифметическое устройство, содержащее и сумматоров и два буферных регистра, первый из которых соединен входом разрешения записи с выходом генератора тактовых импульсов, а выходом— с цифровым входом цифроаналогового преобразователя, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности и расширения класса воспроизводимых функций, в преобразователь введен блок формирования адреса, а арифметическое устройство дополнительно содержит блок коммутации и с третьего по (n+1)-й буферные регистры, причем выход генератора тактовых импульсов подключен к входам разрешения записи с второго по

1508249.(n+1)-й буферных регистров и синхронизирующему входу блока формирования адреса, соединенного первым информационным входом с выходом счетчика, вторым информационным входом - с выходом кода узлов аппроксимации блока памяти, первым адресным выхо-. дом — с входом блока памяти, а вторым адресным выходом — с управляющим входом блока коммутации, первая группа цифровых информационных входов которого подключена к выходам группы кодов коэффициентов функционального преобразования блока памяти, а вторая группа цифровых.информационных входов — к выходам с первого по п-.é сумматоров соответственно, каж-. дый х-й (1 и) из которых соединен входом первого слагаемого с выходом i-го буферного регистра, а входом второго слагаемого — с выходом (i+1)-ro сумматора, причем вход второго слагаемого n-ro сумматора подключен к выходу (n+1)-го буферного регистра, а информационнь1е входы буферных регистров соединены с соответствующими выходами блока коммутации.

2. Преобразователь по п.1, о тл и ч а ю шийся тем, что блок формирования адреса содержит счетчик адреса, два триггера, элемент И-HE u узел сравнения кодов, первый и вто,рой входы которого являются соответственно первым и вторым информационными входами блока формирования адреса, а выход подключен к синхронизирующему входу первого триггера, соединенного информационным входом с шиной логического нуля, входом установки в "1" — с инверсным выхо15 дом второго триггера, счетным входом счетчика адреса и информационным входом второго триггера, а выходом— с первым входом элемента И-НЕ, второй вход которого является синхрони20 зирующим входом блока формированйя адреса, а выход подключен к синхрониэирующему входу второго триггера, при этом выходы разрядов счетчика адреса являются первым адресным выходом блока формирования адреса, а прямой и инверсный выходы второго триггера — вторым адресным выходом блока формирования адреса.

1508249

Тираж 668

Подписное

ВНИИПИ .Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Редактор О. Спесивых

Заказ 5543/52

Составитель С. Казинов

Техред.N.Ìoðãåíòàë Корректор Т. Палий