SU681554A1 - Цифро-аналоговый полиномиальный преобразователь - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к комбиниро ванной вычислительной технике и может найти применение в устройствах автоматического управлени  и других област х техники, где требуетс  выполнение полиномиального преобраэо-вани  над величинами, представленными в двоичном коде, с выдачей резуль тата в виде напр жени  посто нного тока u--Uo(ao- °iV°2N,c,N (1) где N - преобразуемый двоичный код; и -выходное напр жение устройства; , а , а , а - коэффициенты функционального преобразовани ,произ вольные как по величине, так и по знаку; у - значение налр жени  источника опорного напр жени . Известно устройство, решающее ана логичную задачу, состо щее из операционного усилител , источникаопорно го напр жени , генератора счетных импульсов и схемы сравнени  кодов U Однако это устройство позвол ет выполнить не полиномиальное преобразование код-анал:ог , а логарифмическое . Кроме того, вследствие сложности и громоздкости оно обладает низкими показател ми точности и надежности . Известен цифроаналоговый квадратичный преобразователь, реализую1ций частный случай полиномиального (квадратичного) преобразовани  за счёт последовательного включени  во входную цепь операционного усилител  с усредн ющей RC-цепью в обратной св зи управл емой линейной цифровой проводимости и широтно-управл емого электронного аналогового однополюсного ключа 2 , В состав известного преобразовател  вход т операционный усилитель посто нного тока с усредн ющей RCцепью в обратной св зи, блок управл емой линейной цифровой проводимости, электронный аналоговый однополюсный ключ, источник опорного напр жени  посто нного тока, генератор счетных импульсов, двоичный счетчик и схама сравнени  двоичных кодов. Функциональные возможности этого устройства ограничены, так как оно реализует только квадратичную зависимость . Кроме того, оно характеризуетс  невысокой точностью из-за напичи  во входной цепи операционного

усилител  широтно-управл емого электронного аналогового однополюсного

ключ а.

Целью изобретени   вл етс  расширение функциональных возможностей и повышение точности преобразовани  код-аналог.

Достигаетс  это тем, что в цифроаналоговый полиномиальный преобра-г зователь, содержащий генератор счетных импульсов, двоичный счетчик счетных импульсов, выходы которого подключены к управл ющим входам линейной цифро-управл емой проводимости , включенной последовательно с источником опорного напр жени  посто нного тока во входную цепь операционного усилител  посто нного тока с усредн ющей КС-цепью в обратной св .эи, введены генератор тактовых импульсов , триггер, группа элементов И, элемент И, квадратична  цифроуправл ема  проводимость, линейна  импульсно-управл ема  проводимость, посто нна  проводимость и двухпозиционные переключатели, причем выход генератора тактовых импульсов подключен к единичному входу триггера, нулевой вход которого соединен с выходом переноса двоичного счетчика, счетный вход двоичного счетчика через элементИ подключен к выходу генератора счетных импульсов, причем второй вход элемента И соединен .с пр мым выходом триггера, кодовые шины преобразуемой цифровой величины через группу элементов И, вторые входы которых подключены к выходу генератора тактовых импульсов, подсоединены к установочным входам разр дов двоичного счетчика, к входу операционного усилител  подключена цепь из последовательно соединенных через первый двухпозиционный переключат€2ль квадратичной цифро-управл емой проводимости и источника опорного напр жени  посто нного тока, котора  зашунтчрована линейными цифро-управл емой и импульсно-управл емой проводимост ми и посто нной проводимостью , соединенными через второй , третий и четвертый двухпозиционные переключатели с источником опорного напр жени  посто нного тока , управл ющие входы квадратичной цифро-управл емой проводимости подключены к выходам соответствующих разр дов двоичного счетчика, а упрал ющий вход линейной импульсно-упрал емой проводимости соединен с пр мым выходом триггера.

На фиг, 1 приведена структурна  функциональна  схема преобразовател  на фиг, 2 - временные диаграммы его работы.

Во входную цепь операционного услитап  1 включены четыре цепи, перва  из которых представл ет собой цепь из последовательно соединенных

квадратичной цифро-управл емой проводимости 2 и источника 3 бипол рного напр жени  посто нного тока, через двухпозиционный переключатель 4 втрра  - цепь 5 из последовательно соединенных линейной цифро-управл емой проводимости и источника 3 бипол рного напр жени  посто нного тока через двухпозиционный переключатель б,треть  - цепь 7 из последовательно соединенных линейной импульсно-управл емой проводимости и источника 3 бипол рного напр жени  посто нного тока через двухпозиционный переключатель 8, четверта  - цепь 9 из последовательно соединенных посто нной проводимости и источника 3 бипол рного напр жени  посто нного тока через двухпозиционный переключатель 10. Выход генератора И тактовых импульсов подключен к единичному установочному входу триггера 12, нулевой установочный вход которого соединен с выходом переноса двоичного счетчика 13. Счетный вход счетчика

13через элемент И 14 подключен к , выходу генератора счетных импульсов 15, причем второй вход элемента И

14соединен с пр мым выходом триггера 12. Кодовые шины преобразуемой цифровой величины N через группу . элементов И 16, вторые входы которых подключены к выходу генератора 11 тактовых импульсов, подсоединены к установочным входам разр дов счетчика 13, Управл ющие входы квадратичной 2 и линейной 5 цифро-управл емых проводимостей подключены к выходам соответствующих разр дов счетчика 13, а управл ющий вход линейной импульсно-управл емой проводимости 7 соединен с пр мым выходом двоичного триггера 12. В цепь обратной св зи операционного усилител  1 посто нного тока включен посто нный резистор 17, зашунтированный усредн ющим конденсатором 18, Выход операционного усилител  1  вл етс  выходом устройства в целом.

Принцип работы устройства состоит в преобразовании входной цифровой величины в периодическую последовательность широтно-модулированных посто нных по уровню, линейно и квадратично измен ющихс  по уровню импульсов тока и усреднении этой последовательности с помощью активного КС-фильтра с выдачей результата преобразовани  по закону полинома третьего пор дка в виде напр жени  посто нного тока.

Устройство работает следующим образом . Генераторы тактовых 11 и счетных 15 импульсов запускаютс  в момент поступлени  входного обратного кода N преобразуемой цифровой величины , С приходом импульса (фиг, 2 а) открываютс  элементы И 16 и в счетчик 13 по установочным входам его -разр дов записываетс  этот код N, (фиг. 2в). Этим же тактовым импульсом устанавливаетс  в единичное сос то ние двоичный триггер 12, выходной сигнал которого открывает элемент И 14, через который на двоичный счетчик 13 начинают поступать счетные импульсы. Приход каждого очередного счетного импульса измен ет на единицу младший разр д кода ,N(t) в этом счетчике, которому соответствует очередное возбужденное состо ние его выходных разр дных шин (фиг. 2в), уп равл ющих квадратичной 2 и линейной 5 цифровыми проводимост ми. При этом триггер 12 (фиг. 2Д) находитс  в еди ничном состо нии, вызыва  эa IЫкaниe ключа линейной импульсно-управл емой проводимости 7. В моменты времени tN + пТ + f (п - 1,0,1,2,..) счет чик 13 переполн етс , в результ ате чего он обнул етс  и на выходе переноса его старшего разр да формируетс  короткий импульс переноса (фиг.2г Под воз деист виеГ этого импульса триггер 12 устанавливаетс  в нулевое состо ние (фиг, 2д), в результате че го закрываетс  элемент И 14 и pa3Nbiкаетс  ключ линейной импульсно-управ л емой проводимости 7, Далее при поступлении очередного тактового импульса процесс функционировани  повтор етс  с периодом Т. В этом случае ток Лц , втекающий в суммирующую точку операционного усилител  1 со стороны входной цепи, определитс  как ,, где а 1 ое акс®ы -®на 1 при t--vnT$t t--- -nT -tr, . nptx t--VnT4-& t t|;j-«-(nvin, 1 ( фиг.2и, задаетс  первой функциональ ной токовой цепью на.юснове квадратичной цифро-управл емой проводимости 2) a,,, (о при t-vnT t -t-- nT-«-r, при t-- nT- r t -t- -Cn- --IЯi 11 ( фиг. 2ж, задаетс  третьей функциональной токовой цепью на основе линейной импульсно-управл емой проводи мости блока 7). .

(фиг. 2,е, задаетс   четвертой токовой цепью на основе посто нной проводимости 9)

NC-fc) f C4t

сч

N

кN

:Г

иакс

Claims (2)

1. МО, КС - относительна  ве /лаке пичина управл ющего кода; Ы(Ь) - текущее значение управл ющего , кода;. - максимальное значение управл ющего кода; 0 .Ni относительна  дли , N/T Т тельность периодически повтор ющихс  пр моугольных импульсов (фиг,2д); GMOKC максимальное значение квадратичной цифро-управл емой проводимосгги блока 2 ; G/VVCIKC максимальное значение линейной цифро-управл емой проводиiMOCTH блока 5; G - максимальное значение линейной иг,тульсно управл емой проводиМости блока 7; значение посто нной проводимости блока 9; d., f ctj, (jCj, сх.д - двоичные параметры , принимающие значени  +1 или. -1 в зависимости от положени  соответствующих двухпозиционных переключателей 4,6,8,10; значение напр жени  источника бипол рного опорного напр жени  посто нного тока 3; tN - момент времени поступлени  входного обратного кода N. преобразуемой цифровой вепичины; Т - период повторени  тактовых импульсов; п - пор дковый номер периода повторени  тактовых импульсов; , - период повторени  счетных импульсов (фиг. 26), Поскольку управл ющий код N(t), снимаемой с выходных разр дных шин счетчика 13, ., измен етс  во времени инейно, в/течение промежутка времеи Т , т.е, N(t) fcut, где f ± сч-i, частота повторени  счетных импульсов; t - текущее врем  (фиг, 2в), то выражение ЛвкС) с учетом соотнсх ений дл  J , jg, J -4 можно записать в виде ( -оСЛ м кс н - п - е -- -. -2 максим -vrt- G Vct G l при tfg-j i-nT t ttn, , npK-ti5,-f ts,Ф+1)Т, ли с 5четом того, что управл юзд-1й од, снимае 5Кй с двоичного счетчика, змен етс  во времени линейно получим UoC -iG|; iKc( l, при t --ЦТС S t -t - иТ+Г , flN -Hpu trr nt-v-r t-«-t-+(. Среднее значение тока 5п- за пе ОД т будет равно . .:UcK4 dbj«.,o iKtdt-roL G dt 2 макс с учетом того, что f t „ N, , п чим V о , л „ N(4 , , iT -2 2Т -Э Т Выходное напр жение устройств ли пренебречь пульсаци ми п/Т (п 3...) после, усреднени  на выходе лител  1, определ етс  как ,SG;i; cN i MQKc a (Аокс .Q + oL,,ICjC, -Uo(ao-fa N - a2Nj-Ka3N), . C1 s -1«5;:;кс 2°; аке 2 ; ., R - сопротивление посто нног зистора 17, что очевидно, с точ ностью до знака совпадает с исх выражением (1), Быстродействие устройства огр чиваетс  инерционностью фильтра 17, 18, обеспечивающего вьтделени последовательности импульйов сре значений. Формула изобретени  Цифроаналоговый полиномиальны преобразователь, содержащий гене тор счетных импульсов, двоичный счетчик счетных импульсов, выходы которого подключены к управл ющим входам линейной циФро-управл емой проводимости , включенной последовательно с источником опорного напр жени  посто нного тока во входную цепь операционного усилител  посто нного тока с усредн ющей RC-цепью в обратной св зи, отличающий с  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей и повышени  точности преобразовани , в него введены генератор тактовых импульсов, триггер , группа элементов И, элемент И, квадратична  цифро-управл ема  проводимость , линейна  импульсно-управл ема  проводимость, посто нна  проводимость и двухпозиционные переключатели , причем выход генератора тактовых импульсов подключен к единичному входу триггера, нулевой вход которого соединен с выходом переноса двоичного счетчика, счетный вход двоичного счетчика через элемент И подключен к выходу генератора счетных импульсов , причем второй вход элемента И соединен с пр мым выходом триггера, кодовые шины преобразуемой цифровой величины через группу элементов И, вторые входы которых подключены к выходу генератора тактовых импульсов, подсоединены к установочным входам разр дов двоичного счетчика, к входу операционного усилител  подключена цепь из последовательно соединенных через первый двухпозиционный переключатель квадратичной цифро-управл емой проводимости и источника опорного напр жени  посто нного тока , котора  зашунтирована линейными цифро-управл емой, импульсно управл емой проврдимост ми и посто нной проводимостью, соединенными через второй, третий и четвертый двухпозиционные переключатели с источником опорного напр жени  посто нного тока, управл ющие входы квадратичной цифро-управл емой проводимости подключены к выходам соответствующих разр дов двоичного счетчика , а управл ющий вход линейной импульсно-управл емой проводимости соединен с пр мым выходом триггера. Источники информации, прин тые во. внимание при экспертизе 1.Смолов В,Б., Фомичев B.C. Аналого-цифровые и цифроаналоговые нелинейные вычислительные устройства. Л., Энерги , 1974, с. 141, рис 6-1.
2. 2.Авторское свидетельство СССР № 421117, кл. Н 03 К 13/03,10.05.72 ( прототип) .

   S,- нгГ-Г ,t/,r

   Фи&.г