Аналого-цифровое вычислительное устройство

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистическик

Республик р)995103 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 27. 08. 81(21) 3329799/18-24

Р М К з с присоединением заявки М2 (23) Приоритет

G 06 J 3/00 а 06 G 7/12

Государственный комитет.СССР ио делам изобретений и открытий

t$3) УДК681. 34 (088. 8) Опубликовано 0702.83. Бюллетень М 5

Дата опубликования описания ю

В.И.Рязанов и Д.Ц.Пунсык-Намжилов

Томский ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового

Красного Знамени политехничеекий институт им. O ;-M..Kèðoâà(72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к устройствам перемножения аналоговых сигналов с представлением результата в цифровой форме.

Известно аналого-цифровое множительное устройство, содержащее преобразователь напряжение — частота, компаратор, генератор развертывающего напряжения, ключ, триггер, блок управления и счетчик результата (1 1.

Недостатки устройства — пониженная точность и ограниченные функциональные возможности, так как оно не позволяет перемножить сигналы, представленные длительностью импульсов.

Известно также аналого-цифровое множительное устройство, содержащее преобразователи напряжение — частота, блок преобразования длительности интервала между импульсами в напряжение и счетчик результата f2 3.

Недостатки данного устройства — пониженная инструментальная точность и ограниченные фуйкциональные воэможности.

Наиболее близким к предлагаемому является аналого-цифровое устройство, содержащее первый компаратор, соединенный входами с первым аналоговым входом устройства и с выходом генератора развертывающего напряжения, причем вход генератора развертывающего напряжения подключен через первый делитель частоты к выходу генератора тактовых импульсов и к входам второго и третьего делителей частоты, а выход второго делителя частоты соединен с сигнальным входом распределителя импульсов, подключенного выходами к первым управляющим входам ключей первой группы, сигнальные входы которых соединены с выходами третьего делителя частоты, а выходы — с первой группой входов элемента ИЛИ, подключенного выходом к входу счетчика результата, причем выход первого компаратора соединен

20 .с управляющим входом распределителя импульсов (3 1.

Недостатком устройства являются ограниченные функциональные воэможности, так как оно осуществляет толь25 ко операцию возведения в квад- рат сигналов, представленных в форме постоянного напряжения или. длительности импульса.

Цель изобретения — расыиренив

З0 функциональных воэможностей уст9Р5103 ройства за счет выполнения операции умножения.

Указанная цель достигается тем, что в аналого-цифровое вычислительное устройство, содержащее первый компаратор, соединенный входами с перным информационным входом устройства и с выходом генератора развертывающего напряжения, причем вход генератора развертывающего напряжения через первый делитель часто- g ты подключен к выходу генератора тактовых импульсов и к входам второго и третьего делителей частоты, а ныход второго делителя частоты соединен с сигнальным входом распределителя импульсов, подключенного выходами к первым управляющим входам ключей первой группы, сигнальные входы которых соединены с выходами третьего делителя частоты, а выходы — с первой группой входов элемента ИЛИ, подключенного выходом к входу счетчика .результата, дополнительно введены второй компаратор, ® элементы И, И-НЕ и ИЛИ-НЕ, вторая группа ключей и четвертый делитель 25 частоты, соединенный входом с выходом генератора тактовых импульсов, а выходами — с сигнальными входами ключей второй группы, подключенных выходами к второй группе входов эле- 30 мента ИЛИ, первыми управляющимй входами — к выходам распределителя импульсов, а вторыми управляющими входами — к первому управляющему входу распределителя импульсов и к выходу 35 элемента И-НЕ, .соединенного перным входом с выходом первого компаратора и с первыми входами элемента И и элемента ИЛИ-НЕ, а вторым входом— с вторыми входами элемента И и эле- gg мента ИЛИ-НЕ и с выходом второго компаратора, подключенного входами к выходу генератора развертывающего напряжения и к второму информационному входу устройства, причем ныход элемента И соединен с вторыми управ° 4 ляющими входами ключей первой группы, а выход элемента ИЛИ-НЕ подклю-. чен к второму управляющему входу расйределителя импульсов, 50

На чертеже изображена блок-схема аналого-цифрового вычислительного устройства.

Устройство нключает первый компаратор 1, соединенный одним из входов с выходом генератора 2 развертывающе- .

ro напряжения. Вход генератора 2 через первый делитель 3 частоты подключен к выходу генератора 4 такто вых импульсов и к нходам второго и третьего делителей 5 и б частоты. Вы-Щ ход делителя 5 соединен с сигнальным нходом распределителя 7 импульсов, подключенного выходами к первым управляющим входам ключей 8 первой группы, сигнальные входы которых сое-6 44> динены с выходами делителя 6, а .выходы — с первой группой входов элемента ИЛИ 9. Выход элемента ИЛИ 9 подключен к, входу счетчика 10 результата. Четвертый делитель 11 частоты соединен входом с выходом генератора 4 тактовых импульсов, а выходами — с сигнальнымивходами ключей 12 второй группы.

Ключи 12 подключены первыми управляющими входами к выходам .распределителя 7, .а вторыми управляющими входами — к первому управляющему ./ входу распределителя 7 и к выходу элемента И-HE 13. Элемент И-HE 13 соединен первым входом с выходом первого компаратора 1 и с первыми входами элемента И 14 и элемента ИЛИ-НЕ

15, а вторым входом — с вторыми вхо1 дами элемента И 14,и элемента ИЛИ-НЕ

15 и с выходом второго компаратора 16; Компаратор 16. подключен одним входом к выходу, генератора 2 развертывающего напряжения. Выход элемента И 14 соединен с вторыми управляющими входами ключей 8 первой группы, а выход элемента ИЛИ-НЕ подключен к второму управляющему входу распределителя 7 импульсов. Другие входы компараторов 1 и 16 соединены соответстввнно с информационными входами 17 и 18 устройства.

Уснройство работает следующим образом.

После запуска генератора 4 на выходе делителя 3, осущестнлякщего синхронизацию режимов работы генера- . торов 2 и 4, формируется импульс длительностью .Т>, развертывающее, напряжение на выходе генератора 2 .начинает возрастать и поступает на входы компараторон 1 и 16, на другие входы которых поданы первый и второй йходные. напряжения Х 1 и Х2 с входон устройства. Выходные напряжения компараторов 1 и 16, поступающие .на элементы 13-15, отпирают элемент

И 14. С выхода делителя 5 опорная частота f и поступает на сигнальный вход, распределителя 7, на управляющие входы которого с закрытых элементов

И-НЕ 13 и ИЛИ-НЕ 15 подано разрешение на прохождение импульсов опс,, ной частоты на выходы распределителя

7. Длительность pt импульсов, появляющихся на и выходах распределителя 7, связана с параметрами развертывающего напряжения и опорной частотой соотношением

4 а1= = — ьх, оп гдв 41 Х вЂ” шаг квантования входного напряжения;

S - амплитуда развертывающего напряжения генератора 2.

995103

МХ) Ы (++<-Z-ð) 40

Сигнал с выхода открытого элемента H 14 поступает на вторые управляющие входы ключей.8, тем самым давая разрешение на управление ключами 8 по первым управляющим. входам от распределителя 7. В то же время ключи

12 закрыты нулевым сигналом с выхода элемента И-НЕ 13.

Импульсом с первого выхода распределителя 7 открывается первый из ключей 8 и импульсы с частотой с выхода старшего разряда делителя б через элемент ИЛИ 9 поступают на счетчик 10 в течение времени dt. Затем первый ключ 8 закрывается, управляющий сигнал этой же длительностью ,IIt появляется на втором выходе распределителя 7, открывая второй из ключей 8. На вход счетчика 10 начинают поступать импульсы с выхода следующего разряда делителя б. Далее казанные действия продолжаются до тех пор, пока на входах компараторов 1 и 16 не происходит сравнение одного из входных напряжений с разверты-, вающим напряжением (пусть Х1 < Х ).

В результате, на выходе элемента

И-НЕ 13 появляется сигнал, поступаю-. щий на первый управляющий вход рас- пределителя 7 и фиксирующий его- состояние на момент сравнения. учитывая, что частота.f импульсов с выходов делителя б связана с номером соответствующего выхода распределителя 7 соотношением

f.=I 1 (1-1)+1)Ее, где f — минимальная частота с выхоО дов делителя 6; а первое входное напряжение может быт@ представлено в виде

Х„= (к+ Ц.)ЬХ, где К вЂ” количество шагов квантования, К = 1, 2, ..., n

< - доля шага квантования на момент -сравнения 0 < с <1, Число импулЬсов, записанное в счетчик 10,.равно

N = — f Х(К +ИК+1М.

1 9 О

После сравнения первого входного . напряжения с развертывающим напряже-: ,нйем разрешение на управление клю чами 8 первой группы снимается (элемент И 14 закрывается}, а сигналом .с выхода открытого элемента И-НЕ 13 дается разрешение на управление ключами 22 второй группы. Импульсами с

К-ro выхода распределителя 7 (распределитель, остановлен на К-м шаге) открывается соответствующий ключ 12 и импульсы частотой К fg с выхода делителя 11 через элемент ИЛИ 9 проходят на-счетчик 10. Суммирование импульсов происходит до тех пор, по .ка не произойдет сравнение на компараторе 16 второго входного напряжения с развертывающим напряжением.

В результате элемент И-НЕ 13 закрывается и запираются ключи 12, .а сигналом с выхода элемента ИЛИ-НЕ 15 распределитель.7 устанавливается по второму входу в нулевое состояние.

Учитывая, что второе входное напряжение может быть представлено. в виде. х„=(е. p) ax, где Š— количество шагов квантования

15 во втором входном напряжении; р — доля шага квантования на мо- мент сравнения Х с развертывающим напряжением 0 < p < Ф; число импульсов, записанное в счетчик

10 за промежуток времени между дву-мя срабатываниями компараторов 1 и 16, равно

25 ез а и = йм. (е K- к - ы, к+ як).

В результате, суммарное количест:во импульсов, записанное в счетчик

10, равно

35 т.е. зт количество пропорционально произведению двух входных напряжений с относительной методической погрешностью

1 2

Синхронизация работы устройства от общего генератора тактовых импуль4 coB H использование QHcKpBTHbIx SJIe ментов вычислительной техники позволяют производить умножение практически без инструментальной пОгрешиоСти °

При выполнении операции возведения в квадрат. соотввтствующее входное напряжение подается одноврвменно на входы обоих компараторов 1 и 16.

Предлагаемое устройство может быть также использовано для выполнения

55 операции перемножения длительностей .импульсов. Для этого компараторы 1 и 16 отключаются, а перемножаете импульсные . сигналы, начало которых синхронизировано друг относительно

60 друга, подаются на соответствующие входы элементов 13-15.

Таким образом, предлагаемое.устройство по сравнению с прототипом обладает более широкими функциональ 5 ными возможностями, что и определя995103

Формула изобретения

ИИПИ Заказ 646/34 ираж 704 Подписное ет его технико-экономическую эффективность.. Аналого-цифровое вычислительное устройство, содержащее первый компаратор, соединенный входами с первым информационным входом устройства и с выходом генератора развертывающего напряжения, причем вход генератора развертывающего напряжения подключен через первый делитель частоты к выходу генератора тактовых импульсов и к входам второго и третьего делителей частоты, а выход второго делителя частоты соеди-. нен с сигнальным входом распределителя импульсов, подключенного выходами к первым управляющим входам ключей первой группы, сигнальные входЫ которых соединены с выходами третьего делителя частоты, а выходы — с первой группой входов элемента ИЛИ, подключенного выходом к входу счетчика результата, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет выполнения операции умножения, в него дополнительно введены второй компаратор, элемент И, И-НЕ и ИЛИ-НЕ, вторая группа ключей и четвертый делитель частоты, соединенный входом с выходом генератора тактовых импульсов, а выходами — с сигнальными входами ключей второй группы, подключенных выходами к второй группе входов элемента

ЙЛИ, первыми управляющими входами к выходам распределителя импульсов, а вторыми управляющими входами

,к первому управляющему входу pacnpef делителя импульсов и к выходу эле мента И-НЕ, соединенного первым вхо10 дом с выходом первого компаратора и с первыми входами элемента И и элемента ИЛИ-НЕ, а вторым входом— с вторыми входами элемента И и элемента ИЛИ-НЕ и с выходом второго ком15 паратора, подключенного входами к выходу генератора развертывающего напряжения и к второму информационному входу устройства, причем выход элемента И соединен с вторыми управляющими входами ключей первой группы, а выход элемента ИЛИ-НЕ подключен к второму управляющему входу распределителя импульсов.

25 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 495674, кл. G 06 G 7/16, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

3О Р 5743722,кл. G 06 G 1/161, 1976.

3. Авторское- свидетельство СССР по заявке Р 2931266/18-24, кл. G 06 J 3/00, G 06 G 7/20, 1980 (прототип ) .

Филиал .ППП "Патент", r.Óæãoðoä,óë.Ïðîåêòíàÿ,4