Многоканальный аналого-цифровой функциональный преобразователь

 

паз е. ..-.,ал биб.;ло, .::. ;:.,зА 1

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

38529I

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №вЂ”

М. Кл. G 06Q 7/26

Заявлено 12.1Ч.1971 (№ 1650052/18-24) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 29.Ч.1973. Бюллетень № 25

Дата опубликования описания 15.XII.1973

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изаоретений и открытий

УДК 681.335.8(088.8) Автор изобретения

В, М. Шадский

Институт ядерной энергетики AH Белорусской ССР

Заявитель

МНОГОКАНАЛЬНЫЙ АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано в комплексе с аналоговыми вычислительными машинам и для,воспроизведения функциональных за виси мостей одной переменной.

Известны ан алого-цифровые функциональные преобразователи, содержащие источник опс р ного напряжения, блоки, памяти, дешифрато ры, усилителями, схему управления, счетчики, триггеры, р егистры, цифровые управляемые резисторы и ключи.

Их недостатками являются низкая точность и нестабильность воспроизведения заданной функции. предложенный многоканальный аналогоцифровой функциональный преобразователь, с целью повышения точности и стабильности, содержит многоканальный аналоговый запоминающий блок, входы кото рого через переключатель каналов присоединены к выходу первого операционного усилителя, подключенного через цифро вьге управляемые резисторы к источдыику опорного напряжения и к выходам второго и третьего операционных усилителей и присоединенного через резистор и ключи. к выходам четвертого и пятого операционных усилителей. Вход второго операционного усилителя подключен через цифровой управляемый резистор к источнику опорного напряжения и через переключатель каналов и резисторы соединен с входными клеммами.

Вход и выход третьего операционного усил ителя соединены соответственно с выходом второго о перационного усилителя и со входами квадратора, выход которого через шестой операционный усилитель и цифровой управляемый резистор присоединен к последовательно включенным четвертому и пятому операцион10 ным усилителям. Управляющие входы всех цифровых управляемых резисторов соединены с выходами резисторов, входы которых подключены через схемы совпадения к выходам усилителей блоков памяти и выходу аналого15 цифрового преобразователя, присоединенного к схеме управления, к дешифратору и через переключатель каналов ко входным клеммам.

Вход счетчика соединен с выходом схемы управления, а его выход подключен к одному из

20 входов дешифратора, вход триггера знака подключен через схему сов падения к выходу одного из усилителей блока памяти.

На фиг. 1 показана блок-схема устройства;

25 на фиг. 2 изображен гр афик аппроксимации функции, Для воспроизведения заданной зависимости

f(x) ось независимой переменной разбивается на iV интервалов и на каждом интервале

30 функция f(x) представляется состоящей из

385291 где

f,(õ,), f,(õ,)... /„(х,), двух слагаемых: лип ейной зависимости от относительной координаты Лх и квадратичной (фиг. 2), т. е.

f(x) = f,(Êx) + („(Ьх), „(Ьх) = у,. + (у i — у,)Ьх, (2) f„,(Ьх) = а,(Лх — Ьх ). (3)

Здесь: Лх — координата текущей точки относительно х,, Л вЂ” величина интервала; у,, у,+i — значения функции f(x) в точках х, и х,+,. а; — постоянный для i-го участка коэффициент. Знак коэффициента определяется знаком,разностями f(x) — f„(ihx) на участке номера . Величина а; может быть определенна из условия минимума ореднеквадратичной ошибки между f(x) и f,(Лх)+ „(Лх) íà i-u участке или другими методами, на пример, приближенно можно положить (а,.) = 4(f(x) — f„(hx)),hx = 0,5.

В устройствс при подаче па его входы независимых перемененных хь х,..., х воспроиз водятся функции причем каждая из функций f> — f„ восп роизводится в соответствии с приведенными формулами. Функции f> — / .вычисляются последовательно во времени.

Блок-схема устройства,,п редставленная на фиг. 1, состоит.из переключателей каналов 1, 2, 8, аналого-цифрового преобразователя 4, схемы управления 5, дешифрато ра б, блоков памяти 7 и 8, подключенных к ним усилителей 9 и 10, счетчика,ll, схем совпадения 12—

16, регистров 17 — 20, триггера знака 21, операционных усилителей 22 — 27 c,ðåçèñòo ðàìa

28 — 88 в цепях обратной связи, вход ными ip езисторами 84 — 38 и цифровыми управляемыми резисторами 89 — 48, кв акр ато р а 44, многоканальногого аналогового, запоминающего блока

45, ключей 46, 47 и счетчика 48.

Основные элементы схемы технически могу i быть выполнены сл едующим образом: аналого-цифровой преобразователь 4 — вре мяимпульаного типа или по разрядного коди рования, дешиф ратюр б — на диодной матрице, блоки памяти 7 и 8 —,на,диодах, регистры и счетчики — íà триггерах, каждая .из схем цифровых управляемых.резисторов 89 — 43 — на параллельных резисторах, подключенных через ключевые схемы к операционному усилителю, квадр атор 44 — как аналоговый блок на диодных ячeHlKax, подключаемых,к операционно»у усилителю 24, многоканальный аналоговый запоминающий блок 45 — на операцион ных усилителях с конденсаторами в цепи обратной связи.

Преобр азователь работает следующим образом, 5

4

В блоки памяти 7 и 8 нредварительно заносятся значения ординат у; и коэффициентов а; для всех и функций. Независимые переменные подключаются ко входу устройства. Последовательность операций по вычислению функций определяется схемой управления 5, вырабатывающей управляющие сипналы.

Каждый цикл,вычисления значений функций

f;(x;) состоит из и тактов, и в каждом такте вычисляется значение л ишь одной из этих функций. Проследим работу преобразователя в п роцессе выполнения одного из тактов, напр имер первого.

Сигналом с выхода схемы управления 5 открывается 1-й канал в переключателе ка налов 1, и перемененная х через переключатель каналов подается на вход аналого-цифрового преобр азователя 4, запускаемого этим сигналом. Аналого-цифровой п реобразователь,начинает преобр азо вание в код перемен ной хь выделяя при этом лишь старшие раз ряды величины х (номер интервала) . Сигналом с выхода схемы 5 открывается также и-й KaniaJI в переключателе канало в 3, и;результат вычисления в предыдущем такте, полученный на выходе усилителя 27, т. е. f„(x ), начинает записываться в многоканальный аналоговый запоминающий блок 45.

Сигнал, вырабатываемый схемой преобразователя 4 по окончании кодирования переменной хь закрывает 1-й канал в переключателе каналов 1.

Результат кодирования х> фиксируется в счетчике 48, входящем в состав аналого-цифрового преобразователя 4 (в счетчике 48 записываются лишь старшие разряды величины

x> — номер интервала по оси х). Так как счетчик 48,связан с дешифратором б, на выходе дешифратора возбуждается соответствующая адресная шина для выбора из блока памяти 7 соответствующей величины у; и коэффициента а, — из блока памяти 8.

Далее закрывается и-й канал в переключателе каналов 3 (функция /(х„) записана в аналоговый запоминающий блок 45).

Сигналом с выхода схемы 5 закрывается и-ый канал в переключателе каналов 2. Одновременно регистры 17 — 20 сбрасываются в нуль и открываются схемы совпадения 12, 18 и 15, 16. В регистр 17 .переписывается код из счетчика 48, в регистр 18 через усилитель 9 и схему совпадения 13 заносится код у, из блока памяти 7, в регистр 20 через усилитель 10 и,схему со впадения 16 заносится коэффициент а, из блока памяти 8, а т р.иггер 21 фиксирует знак коэффициента а;. Сигналом открывается также 1-й капал в переключателе каналов 2 и переменная х> подается,на вход усилителя 22.

Поскольку с усилителем 22 соединен также цифровой управляемый резистор 89, на который подается постоянное напряжение Е, а с другой стороны управляющий код, зай исанный в регистре 17, то обеспечивается преоб разование записанного в .регистре 17 кода в .aara385291

10 логовую форуму. Одновременно усилителем 22 с резистором в цепи обратной связи 28 производится обер азование относительной переменной — Лх.

Переменная — Лх подается на,резистор 86, соединенный с усилителем 28, на выходе которого образуется переменная +Лх. Переменные +Лх (с выхода усилителя 28) и — Лх (с выхода усилителя 22) подаются на входы квадратора 44. Квадратор совместно с усилителем 24 и резистором цепи обравной связи

80 образуют зависимость (Лх — Лх ).

Напряжение (Лх — Лх ) подается на цифровой управлясмый резистор 48. Поскольку последний управляется от регистра 20, в котором уже записан цифровым кодом коэффициснта а;, то он совместно с усилителем 25 производит умножение (Лх- Лх ),на коэффициент а;. На выходе усилителя 25 IIoлучают результат, а на выходе усилителя 2б— инвертированную величину произведения а;(Лх — Лх ). В зависимости от знака а;, учитываемого состоянием триггера 21, открывается ключ 4б или 47 и на резистор 88 поступит напряжение л,ибо +а; (Лх — Ьх ), либо — а; (Лх — Лх ) ..

Сигналом с выхода, схемы управления 5 код в счетчике 48 увеличивается на единицу ,и дешифратор б формирует новый адрес для выбора из блока памяти 7 величины у,+ь

Сигналом открывается схема совпадения 14 и код из блошка па мяти 7 через усилитель 9 и схему совпадения 14 поступает в регистр 19.

Так как регистры 18 и 19 управляют цифровыми управляемыми резисторами 40, 41, 42, на которые по другим входам подаются напряжения — Лх, — Е и +Лх, то они совместно с усилителем 27,реализуют формулу (2) с одновремен ным преобразованием результата в аналоговую форму. Поскольку на вход,,резистора 88 подается напряжение f» — — a;(Ax — Лх ), то на,выходе усилителя 27 конечный результат будет соответствовать формуле (1), т. е, f(x) = f,(Лх) + f„,(Лх).

Сигналом с выхода, схемы управления 5 запи сывается единица в счетчик 11. Это необходимо для формирования дешифрато ром б .нового адреса, по которому в следующем такте будет выбираться из блока памяти 7 значение у;, соответствующее функции / (х ). Сигналом счетчик 48 сбрасывается в нуль. Таким образом, такт;вычислен ия /(х ) закончен.

15 го

Далее сигналом с выхода схемы управления 5 открывается 2-й канал в переключателе каналов 1, и,описанная последовательность операций повторяется, но уже для переменной х> и т. д. После вычисления f„(x„) завершается полный цикл вычисления значений

fI (xI) —:,f„(x ) и, преоор азователь начинает вычислен не новых значений f, (х,) —:(„(х„), но уже для другого момента времени и т. д.

Предмет изобретения

Многоканальный аналого-цифровой функцио нальный преобразователь,,содержащий источник опор ного напряжения, блоки памяти с дешиф ратором на входах и усилителями на выходах, схему управления, счетчик, регист ры, триггер знака, шесть операционных усилителей, переключатели каналов, аналого-цифровой преобразователь, цифровые управляемые резисторы, квадратор, схемы совпадения, ключи, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и стабильности, он содержит многоканальный аналоговый запоминающий блок, входы которого через переключатель каналов присоединены к выходу псрвого операционного усилителя, подключенного через цифровые управляемые резисторы к источнику опорного,напряжения и к выходам второго и третьего операционных усилителей и присоединенного через резистор и ключи к выходам четвертого и пятого операционных усилителей, вход второго операционного усилителя подключен через цифровой управляемый резистор к источнику опорного напряжения и через переключатель каналов и резисторы соединен с входными клеммами; вход и выход третьего о перационного усилителя соединены соответственно с выходом второго операционного усилителя и со входами квадратора, выход которого через шестой операционный усилитель и цифровой управляемый резистор присоединен к последовательно включенным четвертому и пятому операционным усилителям, управляющие входы всех цифровых управляемых резисторов соединены с выходами регисторов, входы которых, подключены через схемы совпадения к выходам усилителей блоков памяти и выходу аналого-цифрового преобразователя, присоединенного к схеме управления, к дешифратору и через переключатель каналов ко входным клеммам, вход счетчика соединен с выходом схемы управления, à его выход подключен к одному из входов дешифратора, вход триггера знака подключен через схему совпадения к выходу одного из усилителей блока памятки.

385291

Редактор О. Авдеева

Корректор Е. Хмелева

Типография, пр. Сапунова, 2

О, 4

Фа

М

<э

Составитель О. Сахаров

Техред Т. Ускова

Заказ 3223(1 Изд. № 835 Тираж 647 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, 5К-35, Раушская наб., д, 4/5