При синтезе ИИП считаются заданными входные и выходные сигналы, а также функция преобразования (характери­стика вход — выход), устанавливающая функциональную связь меж­ду параметрами входных и выходных сигналов. Искомой является схема ИИП, которая должна обеспечить реализацию необходимой функции преобразования при заданных входных и выходных сиг­налах.

Синтез схем ИИП, как и синтез любых электронных схем, явля­ется задачей неоднозначной. Оптимальность полученной в результате синтеза схемы ИИП во многом определяется принятым разбиением схемы ИИП на укрупненные обобщеннее функциональ­ные узлы и блоки и выбранной системой функциональных и принципиальных электрических элементов, реализующих эти узлы и блоки.

Процесс синтеза ИИП включает в себя несколько этапов.

1. Этап блочного синтеза. Этот этап характеризуется разбиением ИИП на укрупненные обобщенные функциональные узлы и блоки. При этом формулируются задачи, которые должны решать отдельные узлы и блоки, и дается общая характеристика внешних и внутрен­них сигналов информации.

Предлагается ИИП изображать, как показано на рис. 3, в виде обобщенной функциональной схемы, представляющей собой дис­кретный автомат ДА, замкнутый на измерительно-ло­гический преобразователь ИЛ П. В свою очередь блок ДА целесообразно представить в виде двух функциональных узлов: л о - гического преобразователя ЛП, преобразующего вход­ные команды в выходные, и элементов задержки >(ЭЗ).

На рис. 3,а показана обобщенная функциональная схема прямо­го ИИП. - К аналоговым входам ИЛП подводятся преобразуемые аналоговые сигналы Лвх (напряжения £/вх, токи /Вх), а также эта­лонные сигналы Лэт (f/эт, /эт). Ко входам ЛП подводятся сигналы от генератора синхронизирующих импульсов с частотой /г, а с выхо­дов снимаются преобразованные дискретные импульсные сигналы Двых (длительность, частота импульсов и т. д.). Некоторые входные и выходные сигналы ЛП являются соответственно выходными и входными сигналами ИЛП и ЭЗ.

На рис. 3,6 показана обобщенная функциональная схема обрат­ного ИИП. От предыдущей схемы она отличается тем, что преобра­зуемые дискретные импульсные сигналы Двх (длительность, частота импульсов и т. д.) подводятся ко входам ЛП, а преобразованные аналоговые сигналы Лвых (UВЫх, /вых) снимаются с выходов ИЛП.

На ИЛП возлагаются задачи развертывания, сравнения, запо­минания, фиксации и аналогового преобразования входных преобра­зуемых и эталонных аналоговых сигналов. На ДА возлагаются за­дачи дискретного преобразования как внешних, так и поступающих

от ИЛП дискретных сигналов в выходные дискретные сигналы, управляющие работой ИЛП.

Прямые ИИП, показанные на рис. 3,а, как линейные, так и вы­числительные, с развертывающим или следящим уравновешиванием обычно используются на передающей стороне телеизмерительных или дистанционных систем, а также включаются между датчиками и ЭВМ в автоматизированных или автоматических системах контроля и управления fJl. 8, 18, 27, 35, 71, 74, 81].

Обратные ИИП, показанные на рис. 3,6, как линейные, так и вычислительные, с развертывающим или следящим уравновешива­нием обычно используются на приемной стороне телеизмерительных или дистанционных систем, а также включаются между ЭВМ и исполнительными органами в автоматических системах контроля и управления [Л. М, 33, 74, 76].

При построении импульсных вычислительных устройств во мно­гих случаях оказывается целесообразным покаскадное соединение прямых и обратных ИИП. В этом случае выходы одного преобразо­вателя подключаются ко входам другого, как показано на рис. 4 [Л. 88, 89].

По обобщенной схеме на рис. 4,а строятся импульсные вычисли­тельные устройства с аналоговыми входными и выходными сигна­лами.

По обобщенной схеме на рис. 4,6 строятся импульсные вычисли­тельные устройства с импульсными входными и выходными сигна­лами.

При этом функциональные возможности вычислительных устройств существенно расширяются, если в качестве источников эталонных сигналов Лэт|(^эт, /эт) использовать генераторы перио­дических сигналов специальной формы [Л. 88].

Возможны другие варианты представления ИИП. Но, как нам кажется, представление ИИП в виде дискретного автомата, замкну­того на ИЛП, целесообразно, так как, во-первых, облегчается авто­номное исследование отдельных блоков, во-вторых, используются уже хорошо разработанные методы синтеза дискретных автоматов,

в-третьих, такое представление обладает универсальностью, позволяя исследовать как прямые, так и обратные ИИП и со следящим и с развертывающим уравновешиванием, в-четвертых, возможно обоб­щение на другие ИП, например на релейные и релейно-импульсные, в-пятых, возможна автоматизация синтеза ИИП с применением ЭВМ.

2. Этап структурного синтеза. На этом этапе выполняется выбор логических, функциональных, задерживающих и накопительных (интегрирующих и кратковременно запоминающих значения сигна­лов) элементов отдельных узлов и блоков. На этом же этапе со­ставляются уравнения, таблицы, графики, диаграммы и матрицы, ото­бражающие законы функционирования узлов, блоков и ИИП в це­лом и позволяющие определить связи между элементами схемы ИИП. Ввиду того что на этом этапе определяется количество запо­минающих и задерживающих элементов, а также устанавливаются соединения между всеми выбранными элементами, в него включают­ся элементы абстрактного и комбинационного синтеза [JI. 12].

Первым шагом структурного синтеза является синтез ИЛП. В его задачу входят выбор типовых элементов, на которых будет строить­ся ИЛП, установление связей между элементами и определение вход­ных и выходных дискретных сигналов ИЛП.

Следующим шагом структурного синтеза является синтез ДА или синтез ЛП с учетом, что его входными сигналами являются выходные сигналы ИЛП, генератора синхронизирующих импульсов и ЭЗ, а выходными — входные сигналы ИЛП и ЭЗ. После синтеза ИЛП все эти сигналы известны и синтез ЛП сводится к определению его схемы при известных входных и выходных дискретных сигна­лах. Эта задача решается в теории дискретных автоматов. Ее ре­шение во -многом предопределяется выбранным составом элементов.

3. Этап синтеза принципиальной электрической схемы. На этом этапе выполняется построение принципиальной электрической схемы с использованием результатов структурного синтеза. Для построения принципиальной электрической схемы ИИП необходимо располагать

набором принципиальных электрическ^ схем логических и функцио­нальных элементов. //

Очевидно многие элементы принципиальной электрической схемы ИИП предопределяются уже на, этапе структурного синтеза. На этом же этапе выполняется расчет, параметров элементов принципиальной электрической схемы. ./

4. Этап синтеза корректирующих элементов принципиальной элек­трической схемы. На этом этапе определяются корректирующие эле­менты, обеспечивающие правильность функционирования схемы и улучшение характеристик ИИП: точности, диапазона преобразования, линейности (или определенного закона преобразования), быстродей­ствия, устойчивости, помехозащищенности, надежности и т. д.

5. Этап доводки и окончательной корректировки принципиальной электрической схемы по результатам макетирования, испытания и исследования специфических условий эксплуатации. Этот этап пред­полагает построение макета ИИП, его всестороннее испытание в диа­пазоне изменения рабочих температур, напряжения исхочников пита­ния и т. д. Этап заканчивается окончательной корректировкой схемы и настройкой преобразователя, если последняя допускается.

На каждом из перечисленных этапов синтеза ИИП выполняется операция минимизации (упрощения) схемы за счет совмещения функ­ций нескольких элементов в одном, исключения лишних элементов, замены одних элементов другими.

В некоторых случаях может быть отступление от описанных этапов синтеза или неоднократное обращение к первоначальным эта­пам. При этом следует иметь в виду, что решение задачи синтеза на каждом этапе является неоднозначным.