Устройство для ввода информации

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для регистрации данных в системах контроля и управления. Целью изобретения является упрощение устройства. За счет введения блоков задания начальных смещений 23, 24, 25 и генератора ступенчатого напряжения 22 в устройстве уменьшается размерность блока компараторов 7 и формирователя команд управления 10, количество элементов в которых не зависит от разрядности вькодного кода . Устройство требует для своей реализации минимальных аппаратурных затрат при высокой помехозащищенности и высоком быстродействии, 1 з.п, ф-лы, 3 ил. (Л с 70 r-g-4L Lг} g-tUf со о ел О5 со ел 25 2 гъ

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1305695,51) 4 С 06 F 13/00, 3/05

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3997902/24-24 (22) 30.12.85 (46) 23.04.87. Бюл. У 15 (72) Э.А.Фомин и Л.А.Фомин (53) 681.327 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М - 1151946, кл. G 06 F 3/05, 1983.

Авторское свидетельство СССР

В 1083177, кл. G 06 F 13/00, 1982. (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ВВОДА ИНФОРМАЦИИ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для регистрации данных в системах контроля и управления. Целью изобретения является упрощение устройства. За счет введения блоков задания начальных смещений 23, 24,.

25 и генератора ступенчатого напряжения 22 в устройстве уменьшается размерность блока компараторов 7 и формирователя команд управления 1О, количество элементов в которых не зависит от разрядности выходного кода. Устройство требует для своей реализации минимальных аппаратурных затрат при высокой помехозащищенности и высоком быстродействии. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

130

10

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для регистрации данных в системах контроля и управления, сопря женных с цифровой вычислительной машиной.

Целью изобретения является упрощение устройства.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2 — функциональная схема генератора ступенчатого напряжения; на фиг.3 — функциональная схема блс1ка задания начальных смещений.

Устройство содержит управляемый генератор 1 импульсов, включающий управляющий триггер 2, генератор 3 импульсов и элемент И 4, коммутационные элементы 5 и 6 "Пуск", блок 7 компараторов, счетчик 8, элементы И

9, формирователь 10 команд управления, элемент ИЛИ 11, элемент 12 задержки, аналоговый ключ 13, информациснный вход 14 устройства, амплитудные дискриминаторы начального 15, нижнего 16 и верхнего 13 уровней, элементы НЕ 18 и 19, триггеры 20 и

21, генератор 22 ступенчатого напряжения, блоки 23 — 25 задания начальных смещений, группы информационных выходов 26 и 27.

Генератор ступенчатого напряжения (фиг.2) содержит реверсивный счетчик

28, матрицу 29 сопротивлений, операционный усилитель 30, резисторы 3 1—

33.

Ф

Блок задания начальных смещений (фиг. 3) содержит транзистор 34, прямосмещенные диоды 35 и резистор 36.

Блоки 23 — 25 задания начальных смещений выполнены идентичными.

Устройство для ввода информации работает следующим образом.

В исходном состоянии на выходах амплитудных дискриминаторов началь-ного 15, нижнего 16 и верхнего 17 уровней присутствуют низкие потенциалы, так что нулевые входы первого

20 и второго 21 триггеров находятся под устойчивым высоким потенциалом благодаря наличию элементов НЕ 18 и

19. Управляющий триггер 2 обнулен благодаря наличию низкого потенциала на его нулевом входе, подаваемого с общей шины через нормально замкнутый контакт коммутационного элемента 5, так что на его прямом выходе присутствует низкий потенциал. Таким

5695 2 образом, аналоговый ключ 13 и эле— мент И 4 находятся в закрытом состоянии. Счктчики 8 и 28 в исходном состоянии также обнулены. При нажатии элемента "Пуск" срабатывают коммутационные элементы 5 и 6 и управляющий триггер 2 перебрасывается во второе устойчивое состояние. На его прямом выходе появляется высокий потенциал, который поступает на управляющий вход аналогового ключа 13 и на первый вход элемента И 4. Аналоговая информация с входа 14 начинает поступать на входы амплитудных дискриминаторов 15 — 17 и одновременно импульсы тактового генератора 3 че— рез элемент И 4 начинают заполнять счетчик 8. При достижении входным напряжением начального уровня U срабатывает амплитудный дискриминатор

15 и на нулевом входе триггера 21 появляется низкий потенциал, обеспечивающий его нормальное работоспособное состояние. Когда входное напряжение достигнет нижнего уровня и пересечет его, сработает амплитудный дискриминатор 16 и на его выходе появится высокий потенциал, который переведет триггер 21 во второе устойчивое состояние, при котором на его инверсном выходе появится низкий потенциал. Одновременно с этим на входе триггера 20 благодаря наличию элемента HF. 19 появится низкий. потенциал, обеспечивающий его нор— мальное работоспособное состояние.

При достижении входным напряжением верхнего уровня U срабатывает ам6 плитудный дискриминатор 17, на его выходе появляется высокий потенциал, который переводит триггер 20 во второе устойчивое состояние, и на его прямом выходе появляется высокий потенциал П, который записывается в виде единицы в генератор 22 ступенчатого напряжения, и потенциал на его выходе повышается на величину

Ы=Ue-U так что на выходах блоков

23 — 25 появляются потенциалы П (UH+Ue Uo), (20 -По) соответственно, которые будут приложены к вторым входам амплитудных дискриминаторов начального 15, нижнего 16 и верхнего

17 уровней соответственно. Так как напряжения U +Ue-U и 2U6-U выше текущего значения напряжения U< на первых входах амплитудных дискриминатооов нижнего 16 и верхнего 17 уровней, то они вернутся в исходное

1305695 4

Urn По

) 40

1Пц — (1 — 1) Цо, Пй Пн+ (Uь По)

6 0

55 состояние, при котором на их выходах появится низкий потенциал, При этом триггер 20 вернется в исходное сос— тояние, так как благодаря наличию элемента НЕ 19 на его нулевом входе появится высокий потенциал. Если напряжение будет продолжать расти, то при превышении уровня 21, -U на втое о ром входе амплитудного дискриминатора верхнего уровня 17 на его выходе появится высокий потенциал, который переведет первый триггер 20 во второе устойчивое состояние. На его пря мом выходе вновь появится высокий потенциал. Передний фронт скачка напряжения запишется в генератор 22 ступенчатого напряжения и на его выходе появится скачок напряжения U=

=Up -Uo . Таким образом, на выходе ге— нератора 22 ступенчатого напряжения суммарный скачок напряжения достигнет значения 2аП. Дальнейший рост напряжения U на входе устройства в пределе до максимально возможной амплитуды U будет приводить к срабатыванию амплитудного дискриминатора 17 верхнего уровня, опрокидыванию триггера 20 и повышению напряжения на выходе генератора 22 ступенчатого напряжения на величину dU=U -U ïðè каждом пересечении входным напряжением U„ верхнего уровня. Число таких пересечений где ЬП вЂ” определяет требуемую точность отсчета каждой градации (уровень квантования) . Число m в этом случае определяет общее число уровнеи квантования. Текущие значения начального, нижнего и верхнего уровней для каждого цикла квантования будут определяться следующими выражениями: где i=0,1,2,..., m — текущий номер цикла квантования.

Если входное напряжение U в произвольном i-м цикле, не достигнув значения U, начнет уменьшаться, то при достижении уровня П1 сраба гыо вает амплитудный дискриминатор 15 начального уровня и на его выходе появится низкий потенциал. Благодаря

35 наличию элемента НЕ 18 второй триггер 21 вернется в исходное состояние и на его инверсном выходе появится высокий потенциал, который поступает на второй вход генератора 22 ступенчатого напряжения. уровень потенциала на его выходе понизится на величину aU=U -U и станет равным более низкому уровню квантования.

Дальнейшее снижение входного напряжения приведет к появлению очередного импульса на выходе триггера 21 и снижению уровня напряжения на выходе генератора 22 ступенчатого напряжения еще на одну ступень дГ и т.д., пока входное напряжение U не дос1 тигнет уровня U либо не изменит знак скорости изменения, т.е. не начнет расти. В дальнейшем работа устройства протекает аналогичным образом.

Появление высоких потенциалов на выходах первого 20 и второго 21 триггеров в моменты времени, когда происходит пересечение соответствующих уровней П или Uä напряжением U,, приводит к появлению на выходе элемента ИЛИ 1.1 высокого потенциала, который открывает те ключевые элементы И блока 9, первые входы которых также находятся под высоким потенциалом. Код числа, соответствующий разности at<=t -t „ моментов времени пересечения двух смежных уровней, записанный в счетчике, однозначно определяется числом импульсов, поступивших в счетчик от генератора 3 тактовых импульсов через элемент И

4, т.е. определяется двоичным вырагоГо где Fò — час тота следования тактовых импульсов, определяющая масштаб отсчета времени.

Таким образом, на выходе первой группы устройства 10 появляются комбинации, определяющие интервал времени между моментами пересечения двух сменных уровней квантования..После записи этой информации в ЦВК в каждом цикле осуществляется обнуление счетчика 8 через элемент 12 задержки.

Аналогичным образом формируется код текущего значения входного напряжения П„ на дополнительных выходах генератора ступенчатого напряжения, снимаемый с разрядных выходов двоичного синхронного реверсивного счетчика 28, которые образуют информационные выходы 27 второй группы устрой1305695 ства. Каждый импульс с прямого выхо— да первого триггера 20 поступает на суммирующий вход реверсивного счетчика 28, а с инверсного выхода второго триггера 21 — на его вычитающий вход.

Текущее значение кода определяется двоичным выражением текущего значе— ния числа импульсов, записанных в счетчике 28. Кроме того, счетчик 28 совместно с матрицей 29 сопротивлений и 10 операционным усилителем 30 образуют цифроаналоговый преобразователь. Ре— зисторы матрицы 29 сопротивпений соединены каждый одним концом с соответствующим разрядным выходом счет- 15 чика 28, а другой конец каждого резистора подключен к суммирующему входу операционного усилителя ЗО.Величина сопротивлений резисторов уменьшается с увеличением номера разряда 20 в 2 раза: R„=R /2, где Ro — величина сопротивления резистора, подключенного к первому разряду счетчика

28. В зависимости от кода числа, за писанного в счетчике 28, эквивалент- 25 ное сопротивление матрицы 29

1 и„„, =Е.,+2E,К вЂ” 2 R.

<3) 2

Ez Uo

U л-, 2 а к= 1

Уровень U определяется режимом работы каскада и типом применяемых

35 мости от состояния разряда.

К

Ug6 q =2Е„, - +Е, 348 где Е1 уровень напряжения логической единицы на разрядных выходах счетчика 28;

50 уровень напряжения, подаваемый через резистор 33 на инверсный вход операционного усилителя 30, сопротивление резистора 32.

Е 2 где i — номер цикла; — номер разряда счетчика 28, а — коэффициент, принимающий значение 0 или 1 в зависиНапример, если в счетчике 28 записано число 9, двоичное выражение которого 1001, то а„=а =-1, а =а -О, з

К =Ro/9. Напряжение йа выходе неинвертирующего операционного усилителя 30 определяется выражением

3 формула (2) выведена при условии равенства резисторов 33 и 34 (R =R3) и с учетом (1) принимает вид при условии R р

Начальный уровень i зпряжения на а выходе U< =E. соответствует значению уровня логического нуля на всех разрядных выходах счетчика 28 (счетчик обнулен) при i=0.

Блок 23 (фиг.3) представляет собой эмиттерный повторитель, обеспе— чивающий сдвиг уровня входного напряжения Н„ на .величину (и+1)Е, где п — число прямосмещенных диодов 35 в эмиттерной цепи; падение напряжения на прямом сопротивлении каждого диода.

Общее число диодов 35, обеспечивающих нужный потенциал на выходе схемы, можно определить из условия

Так, для получения необходимого уровня Uz=U количество диодов 35 будет равно диодов.

Аналогичным образом можно определить количество диодов 35, необходимых для достижения уровней U и U

Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства для ввода информации состоит в том, что на его реализацию требуются минимальные аппаратурные затраты при высокой помехозащищенности и высоком быстродействии. формула и з о б р е т е н и я

1. Устройство для ввода информации, содержащее управляемый генератор импульсов, счетчик, элементы И, элемент ИЛИ, элемент задержки, аналоговый ключ, блок компараторов, формирователь команд управления, входы управляемого генератора импульсов являются управляющими входами устройства, тактовый выход управляемого генератора импульсов соединен со счетным входом счетчика, выходы которого подключены к первым входам элементОВ И Выходы котор61х яВляются

1305695 27

Фиг.2 первой группой информационных выходов устройства, выход элемента ИЛИ соединен с вторыми входами элементов И и через элемент задержки с входом сброса счетчика, информационный вход аналогового ключа является информационным входом устройства, а управ в ляющий вход соединен с установочным выходом управляемого генератора им— пульсов, выход аналогового ключа со- 1р единен с входом блока компараторов, выходы которого подключены к входам формирователя команд управления, отличающее с я тем, что, с целью упрощения, оно содержит гене в 15 ратор ступенчатого напряжения, блоки задания начальных смещений напряжения, первый и второй входы генератора ступенчатого напряжения соединены с соответствующими выходами формиро- gp вателя команд управления и входами элемента ИЛИ, выход генератора ступенчатога напряжения соединен с входами блоков задания начальных смещений, выходы которых соединены с группой входов блока компараторов, группа выходов генератора ступенчатого напряжения является второй группой информационных выходов устройства.

2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что формирователь команд управления содержит два элемента HE и два триггера, выходы триггеров являются соответственно первым и вторым выходами формирователя, выход первого и второго элементов HE соединены с входами установки в "О" соответственно первого и второго триггеров, вход первого элемента HE u вход установки в "1" второго триггера объединены, вход установки в "1" первого триггера, входы элементов

НЕ являются входами формирователя.

1305695

Составитель И.Карнова

Техред A.ÊðàB÷óê Корректор И.Муска

Редактор С.Пекарь

Закаэ 1453/47

Тираж 673 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

Производстненно-полиграфическое. предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4