ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ФОРМИРОВАТЕЛЬ
FUNCTIONAL SHAPER

Изобретение относится к автоматике и аналоговой вычислительной технике и может быть использовано для построения функциональных узлов аналоговых вычислительных машин, средств автоматического регулирования и управления, аналоговых процессоров и др.
Известны функциональные формирователи (см., например, авт.св. СССР 1251114, кл. G06G 7/25, 1986 г.), которые обеспечивают воспроизведение произвольной непрерывно-логической функции, принимающей значение одного из двух своих аргументов - входных аналоговых сигналов.
К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известных функциональных формирователей, относятся ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что не воспроизводится произвольная непрерывно-логическая функция, принимающая значение одного из n своих аргументов - входных аналоговых сигналов.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является принятый за прототип функциональный формирователь (фиг.1а в описании изобретения к авт.св. СССР 1300507, кл. G06G 7/25, 1987 г.), который содержит позиционный идентификатор, содержащий k компараторов и k переключателей, и при k=1 может быть использован для воспроизведения произвольной непрерывно-логической функции, принимающей значение одного из двух своих аргументов - входных аналоговых сигналов.
К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании прототипа, относятся ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что не воспроизводится произвольная непрерывно-логическая функция, принимающая значение одного из n своих аргументов - входных аналоговых сигналов.
Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения воспроизведения произвольной непрерывно-логической функции, принимающей значение одного из n своих аргументов - входных аналоговых сигналов.
<mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mover accent="true"><mrow><mn>1,</mn><mi>k</mi></mrow><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><mo stretchy="false">(</mo><mi>k</mi><mo>=</mo><mover accent="true"><mrow><mn>1,</mn><mi>n</mi><mo>−</mo><mn>1</mn></mrow><mo stretchy="true">¯</mo></mover><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
<mrow><mo stretchy="false">(</mo><mi>k</mi><mo>=</mo><mover accent="true"><mrow><mn>1,</mn><mi>k</mi><mo>+</mo><mn>1</mn></mrow><mo stretchy="true">¯</mo></mover><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
<mrow><mo stretchy="false">(</mo><mi>q</mi><mo>=</mo><mover accent="true"><mrow><mn>1,</mn><mi>k</mi><mo>!</mo></mrow><mo stretchy="true">¯</mo></mover><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
<mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>q</mi><mo>−</mo><mn>1</mn></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow></mrow><mo>×</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>k</mi><mo>+</mo><mn>1</mn></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><mi>j</mi><mrow><mrow /><mo>)</mo></mrow></mrow>
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в функциональном формирователе, содержащем позиционный идентификатор, который содержит k компараторов и k переключателей, у которых коммутационный контакт предыдущего переключателя и инвертирующий, неинвертирующий входы и выход i-го
компаратора соединены соответственно с нормально разомкнутым контактом последующего переключателя и входом, i-ым компараторным входом позиционного идентификатора и управляющим входом i-го переключателя, подсоединенного нормально замкнутым контактом к (i+1)-му переключательному входу позиционного идентификатора, первый переключательный вход и выход которого образованы соответственно нормально разомкнутым контактом первого и коммутационным контактом k-го переключателей, особенность заключается в том, что в него дополнительно введены аналогичные упомянутому позиционные идентификаторы и все позиционные идентификаторы сгруппированы в n-1 групп так, что k-я
группа содержит k! позиционных идентификаторов, причем j-й
переключательный вход q-го
позиционного идентификатора k-й предыдущей группы соединен с выходом
-го позиционного идентификатора (k+1)-й группы, а вход q-го позиционного идентификатора k-й группы соединен k-ым информационным входом функционального формирователя, выход которого подключен к выходу позиционного идентификатора первой группы.
На фиг.1 и фиг.2 представлены соответственно схема предлагаемого функционального формирователя (например при n=4) и схема позиционного идентификатора, использованного при построении указанного формирователя.
11
(n-1)((n-1)!)
1
k
1
k
i
i,
1
k
k1
kk!
kq
11
kq
<mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mover accent="true"><mrow><mn>1,</mn><mi>k</mi></mrow><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>k</mi><mo>=</mo><mover accent="true"><mrow><mn>1,</mn><mi>n</mi><mo>−</mo><mn>1</mn></mrow><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>q</mi><mo>=</mo><mover accent="true"><mrow><mn>1,</mn><mi>k</mi><mo>!</mo></mrow><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>j</mi><mo>=</mo><mover accent="true"><mrow><mn>1,</mn><mi>k</mi><mo>+</mo><mn>1</mn></mrow><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>k</mi><mo>=</mo><mover accent="true"><mrow><mn>1,</mn><mi>n</mi><mo>−</mo><mn>2</mn></mrow><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
Функциональный формирователь содержит позиционные идентификаторы 1,…,1. Каждый позиционный идентификатор содержит компараторы 2,…,2 и переключатели 3,…,3, у которых коммутационный контакт предыдущего переключателя и инвертирующий, неинвертирующий входы и выход компаратора 2
соединены соответственно с нормально разомкнутым контактом последующего переключателя и входом, i-ым компараторным входом позиционного идентификатора и управляющим входом переключателя 3 подсоединенного нормально замкнутым контактом к (i+1)-му переключательному входу позиционного идентификатора, первый переключательный вход и выход которого образованы соответственно нормально разомкнутым контактом переключателя 3 и коммутационным контактом переключателя 3. Все позиционные идентификаторы сгруппированы в n-1 групп так, что k-я
группа содержит позиционные идентификаторы 1,…,1, причем вход идентификатора 1
и выход идентификатора 1 соединены соответственно с k-ым информационным входом и выходом функционального формирователя, а j-й
переключательный вход идентификатора 1
соединен с выходом идентификатора
(k+1)((q-1)×(k+1)+j).
1
11
2
n
1
k
(n-1)q
1
n
1
n
1
n
q1
q(n-1)
q1
q(n-1)
(n-1)q
i
i
1
n
1
n
1
n
<mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>k</mi><mo>=</mo><mover accent="true"><mrow><mn>2,</mn><mi>n</mi><mo>−</mo><mn>1</mn></mrow><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>j</mi><mo>=</mo><mover accent="true"><mrow><mn>1,</mn><mi>n</mi></mrow><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><mo stretchy="false">(</mo><mi>q</mi><mo>=</mo><mover accent="true"><mrow><mn>1,</mn><mo stretchy="false">(</mo><mi>n</mi><mo>−</mo><mn>1</mn><mo stretchy="false">)</mo><mo>!</mo></mrow><mo stretchy="true">¯</mo></mover><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
<mrow><mtext>(m</mtext><mo>=</mo><mtext>(q-1)</mtext><mo>×</mo><mi>n</mi><mo>+</mo><mi>j</mi><mo>=</mo><mover accent="true"><mrow><mn>1,</mn><mi>n</mi><mo>!</mo></mrow><mo stretchy="true">¯</mo></mover><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
<mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mover accent="true"><mrow><mn>1,</mn><mi>k</mi></mrow><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
(m1)
(mn)
(1)
(n)
(m1)
(mn)
(mn)
(j)
(m1)
(m(n-1))
(m1)
(mn)
x
x
Работа предлагаемого функционального формирователя осуществляется следующим образом. На его первый,…,(n-1)-й информационные входы и первый компараторный вход позиционного идентификатора 1 подаются соответственно аналоговые сигналы (напряжения) х,…,x и х. На i-й (i∈{1,…,k}) компараторный вход позиционного идентификатора k-й
группы, подсоединенного выходом к i-му переключательному входу позиционного идентификатора (k-1)-й группы, и на его первый,…,k-й кроме i-го компараторные входы подаются соответственно сигнал x и сигналы, которые поданы на первый,…,(k-1)-й компараторные входы указанного позиционного идентификатора (k-1)-й группы. Нау j-й
переключательный вход позиционного идентификатора 1
подается один из сигналов х,…,x, представляющий значение f(x,…,x (m1,…,mn - перестановка чисел 1,…,n) реализуемой непрерывно-логической функции f(x,…,x) при m-ом
варианте упорядочения х<…<х ее аргументов х=х,…,=х, причем х=х и набор х,…,х определяется с учетом отношения y<…<y, где y,…,y есть сигналы, действующие соответственно на первом,…,(n-1)-ом компараторных входах позиционного идентификатора 1. Если сигнал на инвертирующем входе компаратора 2
больше либо меньше сигнала на его неинвертирующем входе, то нормально замкнутый контакт переключателя 3 соответственно замкнут либо разомкнут, а нормально разомкнутый контакт - соответственно разомкнут либо замкнут. Таким образом, при m-ом варианте упорядочения сигналов х,…,на выход предлагаемого функционального формирователя пройдет сигнал, действующий на соответствующем переключательном входе соответствующего позиционного идентификатора (n-1)-й группы, то есть Z=f(x,…,x). Поскольку любая непрерывно-логическая функция f(x,…,x), принимающая значение одного из своих аргументов, задается на n! вариантах их упорядочения, то Z=f(x,…,x).
Вышеизложенные сведения позволяют сделать вывод, что предлагаемый функциональный формирователь обладает более широкими по сравнению с прототипом функциональными возможностями, так как обеспечивает воспроизведение произвольной непрерывно-логической функции, принимающей значение одного из n своих аргументов - входных аналоговых сигналов.