Нейросетевые преобразователи импульсно-аналоговых сигналов: Учебное пособие, страница 7

важно отметить, что ее уменьшение связано с необходимостью наращивания количества  нейроузлов в структуре Пр, а следовательно, увеличения аппаратных затрат  на его реализацию. Для преобразователя с формированием ‑разрядного результата  в позиционном коде с ошибкой

                                                     (1.14)

затраты  зависят от  как характеристики, предопределяющей  количество нейронов в его структуре.

Рис. 1.10. Нейроподобные структуры преобразователей  с формированием  на основе последовательного сравнения в соответствии с зависимостями: а – (1.11), (1.12) и б – (1.15), (1.16)

1.3.5. Модели Пр  с формированием  на основе последовательного сравнения  с накапливающей суммой

Для данного метода значения функций включения  для  (1.7) образуются путем последовательного сравнения переменной  со значениями , начиная с :

                                       (1.15)

,                                                          (1.16)

где ; ; ; ; .

Принцип последовательного формирования  позволяет исключить из структуры преобразователя нулевой слой для образования набора значений .

Нейроподобная структура преобразователя , реализующего совокупность зависимостей (1.15) и (1.16) при вычислении  (1.7), приведена на рис. 1.10,б. По своей конфигурации она аналогична предыдущей (рис. 1.10,а). С целью упрощения рис. 1.10,б на входах  –  не изображена линия подачи константы , задающей значение дискрета преобразования.

Способ формирования функций включения  (1.15) нашел наибольшее распространение при построении Пр временного интервала и частоты в число-импульсный код . Такое его применение обусловлено тем, что получение приращений  во времени не требует аппаратных затрат, если шаг (интервал) аппроксимации  задан в виде периода  следования единичных импульсов , а величина  представлена в виде суммы этих периодов , развернутой во времени (по тактам ).

В связи с этим при формировании унитарного кода  как число-импульсной последовательности  структуру (рис. 1.10,б) можно преобразовать в схему (рис. 1.11), использующую всего один нейроузел , который реализует операцию последовательного суммирования значений . При этом модель структуры Пр , описывающая процесс получения потока бит  число-импульсного кода , примет вид:

                                    (1.17)

где ;  – номера тактов (интервалов) преобразования; ;  с учетом начального значения .

Рис. 1.11. Структура Пр  на основе нейрона с функцией активации (1.17)

Обозначение на входе  (см. рис. 1.11) указывает на то, что суммирование значений  производится последовательно во времени, т.е. по тактам . Простота его осуществления обосновывается во многом представлением преобразуемой величины  в виде временного интервала , дискрета  – в виде периода  эталонной частоты , а результата  – как числа импульсов .

Для данного варианта задания переменных переход от модели преобразователя  (см. рис. 1.11) к структурному синтезу Пр, а затем его проведение (этапы 2 – 4 синтеза) показывают, что синтезируемое устройство действительно физически просто реализуется на основе известной логической схемы "И". Если величина  представлена в виде периода  преобразуемой частоты , а  задается интервалом измерения  (), т.е. когда , а , то математическая модель (1.17) Пр  (см. рис. 1.11) также образует исходное описание преобразователя частоты  в число импульсов , реализуемого на основе этой схемы. Следует отметить, что преобразователи  и , базирующиеся на модели (1.17), относятся к классу устройств счетно-импульсного типа.

1.4. Модели нейроподобных структур преобразователей
с позиционным кодированием результата

1.4.1. Основные разновидности преобразователей  
с позиционным кодированием

Рассмотренные ранее структуры преобразователей  с унитарным кодированием  могут составлять основу Пр , в котором в начале получают цифровой эквивалент , а затем путем выполнения операции  – результат преобразования в виде двоичного кода:

.                           (1.18)

С точки зрения представления такого преобразователя как аппроксиматора он реализует зависимость (1.1) для случая, когда функции  представлены в виде двоично-кодированных ординат , а значение функции включения  равно единице только на интервале , которому принадлежит аргумент . При этом аппроксиматор состоит их двух последовательно включенных устройств. Первое преобразует  в дискретный аргумент , а второе (обычно, это комбинационная схема) – полученное значение  в код ординаты , отражающий результат преобразования . Такой принцип построения преобразователей  применяется для реализации малоразрядных устройств преобразования, когда , а также Пр  и  с преобразованием  или  в число импульсов  или  как дискретной величины , получаемой на основе реализации (1.17) и преобразуемой в код  посредством суммирующего счетчика. Несмотря на это, представляет интерес создание нейроподобных структур ПФИ, в которых операция  производилась бы непосредственно, без промежуточного преобразования , т.е. как цельных синтезируемых устройств.

Достижение этой цели базируется на применении при реализации зависимости (1.1) рассматриваемых далее структурно-алгоритмических методов последовательного поиска интервала аппроксимации  или его номера , которому принадлежит значение преобразуемой аналоговой величины , с нахождением в процессе его определения значений бит (или функций включения)  кода  (рис. 1.12), начиная:

а) со старшего разряда  (данный способ называют еще методом поразрядного или взвешенного кодирования);

б) с младшего разряда  (известен как метод последовательного счета).

1.4.2. Модель преобразователя  с формированием , начиная со старшего разряда

Данная модель получения кода (1.18) характеризуется непрерывным принципом ее действия, поэтому начальные значения логических функций включения  для  (1.18) могут быть не заданы.