Устройство для функционального преобразования частотных и временных сигналов

 

Ю,ътввВМЕ 1 Л s аМИНВ

О ПИ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсиик

Сощиеписти чески и

Респубпии (6Ц Дополнительное к авт. свид-ву (22) Завалено 24027б (21) 2327259/24 (Бв) M. Жл.

6 Об F 15/34 с присоединением заявки Юв

Гаа1диратввинын иввитвт

6вввтн Минивтувв 666Р на даинвт ивюбрвтвнй и втирытий (23) Приоритет (43) Опубликовано 25,12776воллетень М 47 (45) Дата опубликований описаний 2712,77 (5З) УД б81,34 (088.8) (72) Авторы изобретений А.-"-. тарасенко, н.н. Гаркушенко и А.А. кравцов (7в) Зайвитель

Донецкий ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

ЧАСТОТНЫХ И ВРЕМЕННЫХ СИГНАЛОВ

Предлагаемое устройство относится к области вычислительной техники и может быть использовано в аналого-цифровых преобразователях и измерительных устройствах. я

Известно устройство (1), содержащее два счетчика, разноименные разряды которых соединены с входами элементов запрета, выходами подключенные к элементу сборки, а старший разряд первого счетчика подключен к младшему разряду второго счетчика, и воспроизводящее квадратичную зависимость числаимпульсных кодов. Известное устройство не обеспечивает кусочно-квадратич- 18 ную аппроксимацию, в результате чего целый ряд функциональной зависимости невозможно воспроизвести.

Известно устройство (2), позволяющее воспроизводить различные функцио- Я9 нальные зависимости число-импульсных кодов. Эта устройство содержит счетчик и делитель частоты, соединенные между собой через группу импульснопотенциальных вентилей, выходы кото- 95 рых объединены логической схемой ИЛИ, и представляют собой двоичный умножитель или цифровой интегратор с последовательным переносом. Недостатком такого устройства является неабхади- 30 масть большого числа разрядов в счетчике и делителе частоты для обеспечения высокой точности.

Из известных устройств для функциональнога преобразования частотных и временных сигналоэ наиболее близким па технической сущности является устройство ) 3)„ содержащее генератор импульсов, выход которага соединен с первым входом нерваго элемента И, подключенного вторым входом к выходу устройства, а выходам — к входу пересчетнага блока, первый выход которого соединен с первым входам второго элемента И, а остальные выходы подключены к первым входам элементов И, начи-. ная со второго, группы элементов И, вторые входы группы элементов И соединены с поразрядными выходами управляющего счетчика, а находы соединены с входами элемента ИЛИ, выход которого соединен са вторым входом второго элемента И, подключенного выходом к входу счетчика результата, соединенного поразрядными выходами с входами блока задания граничных условий, выходы которого подключены к поразрядным входам управляющего счетчика, содержащее генератор образцовой частоты, клапан, ключ, пересчетную схему, 585498 группу импульсно-потенциальных вентилей, логическую схему ИЛИ, управляющий счетчик, основной счетчик и блок. задания начальных точек.

Устройство работает по принципу 5 кусочно-экспоненциальной аппроксима ции воспроизводимых функциональных зависимостей. Кусочно-экспоненциальная аппроксимация обеспечивает меньшее число участков аппроксимации по 1® сравнению с кусочно-линейной аппроксимацией при том же.объеме оборудования и той же точности.

К недостаткам кусочно-экспоненциальной аппроксимации следует отнести слож-. ность и трудоемкость процесса ее выполнения. а также то, что точность функционального преобразования Можно повысить без существенного увеличения оборудования, перейдя к кусочно-квадратичной аппроксимации. Указанные недостатки обусловлены как свойствами самой зкспоненциальной функции, в частности .ее неортогональностью, так и отсутствием в настоящее время хорошо разработанных методов кусочно-экспо- 25 ненциальной аппроксимации.

Целью изобретения является повыше-ние точности путем комбинирования кусочной квадратичной и линейной аппроксимации. 30

Это достигается тем, что устройстso содержит дополнительный элемент И, включенный между выходом первого элемента И и счетным входом управляющего счетчика, а управляющие входы дополнительного элемента И соединены соответственно с первым выходом пересчетного блока и выходом блока. задания граничных условий, причем первый вход первого элемента И группы соединен с выходом первого элемента И.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит .генератор 1

45 импульсов, элемент И 2, пересчетный блок 3, элементы И 4 образующие группу элементов И, элемент ИЛИ 5, управляющий счетчик 6, элемент И 7., счетчик 8 результата, блок 9 задания граничных условий, дополнительный элемент И 10.

Например, при измерении неизвестной частоты 3 по периоду Т» устройство осуществляет комбинированную кусочную квадратичную и линейную аппроксимацию f„ + следующим образом.

»

Исходное состояние элемента схемы: в управляющем счетчике 6 записан некоторый начальный кодЮи, который выбирается, исходя из диапазона и 66 точности аппроксимации2 в пересчетном блоке 3 записан код

Но о »nip где К вЂ” емкость пересчетыого блоо ка 32 65

° f — частота генератора 1 импульсов;

Т„ „щ- минимальный период входного сигнала, соответствующий максимальной его частоте f „ 2 в счетчике результата записан код

М,пох, соответствующий f„ элементы И 2, 7, 10 закрйты.

С приходом входного сигнала Т» элемент И 2 открывается и остается открытым в течение времени Т . Импульсы f с генератора 1 импульсов поступают на входы пересчетного блока 3 и элемента И 10, а также на импулЬсный вход первого элемента И 4 группы элементов И. Элемент И 10 откроется с приходом на его управляемые входы.,раз решающих сигналов как от блока 9 задания граничных условий, так и от пересчетного блока 3. пусть от блока 9 такой сигнал поступил на вход элемента И 10 до срабатывания элемента И 2 под действием входного сигнала Т».

Тогда черезов . Т„,«;„импульс переполнения пересчетного блока 3 откроет элемент И 7 и И 10. Начиная с этого момента времени, с выхода элемента И 2 импульсы х поступают через открытый элемент И 10 на вычитающий вход управляющего счетчика 6, а с выхода элемен. та ИЛИ 5 через открытый элемент И 7 на вычитающий вход счетчика 8 результата поступают импульсы с частотойй»1:

Выходная частота f f<) двоичного умножителя равна г

Ео где М»Мя- f dt Юи - f t — код в счетчике 6; (К вЂ” число разрядов в счетчике б.

Тогда ®> «.Дйя" Et)" -у»-фИ«-Zf В}

Код в счетчике & результата изменяется по закону "6 Иаюх » оР

f2

"fi Р2"н 2й в течение всего интервала измерения

P„-.,7„ .„)è к концу этого интервала принимает значение;

И н,Иф Тх х «)-Хлщц "ф28»(ATõ «Тхт а)+

f» g fs 2 О

t 2 (7х х ийФЛ - R x к Щ(а щщ)

2 î 2 + е

2»Тхю а 2» 2И«Тх «+ И ах °

Введя обозначения: у =Я, f 7« Х вЂ” число импульсов fo за время Т„,Я „,»;„=Х „-,„ получает выражение выходного кода как

585498 квадратичную зависимость число-импульсных кодов !

"вых«® ® н "1« "+> "ты+2""нхая+14«ка °

Эта формула верна, если от блока 9 до открытия элемента И 2 поступил сигнал, разрешающий открытие элемента И 10.

В случае,,если такой сигнал от блока 9 не поступил, код в счетчике 6

@pe„=const {на данном участке аппроксимации), выходная частота

2™6 2» 2 я код в счетчике 8 результата измеряется по закону:

l5 ь

И,-1 яшх- М 1 - Ивах-gð » 2 "н и к концу интервала измерения (Т„ 1Т х) принимает значение:

4 20

"вцх"Иб х»«иу 4«к,» p Ия4 1»«и«"

Ка 2 "нтх+у4и»Тхай ИИих 2В4,р )„+К . т.е. в этом случае выходной кодй представляет собой линейную функцию 95 от входного числа-импульсного кода

К, на данном участке аппроксимации имеет место кусочно-линейная аппроксимация. управление элементом И 10 с помощью 30 блока 9 задания граничных условий позволяет комбинировать кусочно-квадратичную и кусочно-линейную аппроксима1цию, что делает устройство более, гибким при воспроизведении различных 35 функциональных зависимостей..

Путем изменения числа в блоке 9 можно изменять коэффициенты аппроксимирующей функции.

При накоплении в счетчике 8 резуль- 0 тата числа, соответствующего одной иэ начальных точек, блок 9, собранный по схеме дешифратора, устанавливают в управляющем счетчике 6 начальное значение нового участка аппроксимации.

Комбинирование кусоино-квадратичной аппроксимации и кусочно-линейной аппроксимации, осуществляемое управлением элемента И 10 с помощью блока

9, дает возможность говысить точность ® аппроксимации воспроизводимых функциональных зависимостей по сравнению с кусочно-экспоненциальной аппроксимацией без существенного увеличения объ,ема оборудования и позволяет сохра нить число участков аппроксимации для ве функций, имеющих участки, близкие к линейным.

Переход от кусочно-экспоненциальной аппроксимации к комбинированной кусочно-кв адратичной аппрок симации позволяет также снизить трудоемкость выполнения аппроксимации, поскольку методы кусочно-квадратичной и кусочно-линейной аппроксимации широко разработаны и не требуют большого объема вычислительных работ.

Предлагаемое устройство разработано с целью повышения точности функционального преобразования и может быть использовано в аналого-цифровых преобразователях и измерительных устройствах, а также в специализированных вычислительных машинах.

Формула изобретения

Устройство для функционального преобразования частотных и временных сигналов, содержащее генератор импульсов, выход которого соединен с первым входом первого элемента И подключенного вторым входом к входу устройства, а выходом — к входу пересчетного блока, первый выход которого соединен с первым входом второго элемента И, а остальные выходы подключены к первым входам элементов И, начиная со второго, группы элементов И, вторые входы группы элементов И соединены с поразрядными выходами управляющего: счетчика, а выходы соединены с входа" ми элемента ИЛИ, выход которого соеди. нен со вторым входом второго элемента И, подключенного выходом к входу счетчика результата, соединенного поразрядными выходами с входами блока задания граничных условий, выходы которого подключены к поразрядным входам управляющего счетчика, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно содержит дополнительный элемент И, включенный между выходом первого элемента И и счетным входом управляющего счетчика, а управляющие входы дополнительного элемента И соединены соответственно с первым выходом пересчетного блока и с выходом блока задания граничных условий, причем первый вход первого элемента И группы соединен с выходом первого элемента И.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство 9326588, кл. 6 06 7 15/34, 1969.

2. Патент Ctt1A 93651317, кл. 235-197, 1970.

3. Авторское, свидетельство 9348994, кл. 6 06 F 15/34, 1971.

Составитель Л.Снимщикова

Техред Н,. АндрейчукКорректор А. Лакида

Редактор Н.Хлудов

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4

Заказ 5049/39 Тираж 818 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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