SU995103A1 - Аналого-цифровое вычислительное устройство - Google Patents

Description

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

Известно аналого-цифровое множительное устройство, содержащее преобразов .атель напр жение - частота, компаратор, генератор развертывающего напр жени , ключ, трипер, блок управлени  и счетчик результата l.

Недостатки устройства - пониженна  точность и ограниченные функциональные возможности, так как оно не позвол ет перемножить сигнгшы, представленные длительностью импульсов .

Известно также аналого-цифровое множительное устройство, содержащее преобразователи напр жение - частота , блок преобразовани  длительности интервала между импульсами в напр жение и счетчик результата С2.

Недостатки данного устройства пониженна  инструментальна  точность и ограниченные функциональные возможности.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  аналого-цифровое устройство, содержащее первый компаратор, соединенный входами с первым аналоговым входом устройства и с выходом генератора развертывающего напр жени , причем вход генератора развертываиощего напр жени  подключен через первый делитель частоты к выходу генератора тактовых импульсов и к входам второго и третьего делителей частоты , а выход второго делител  часто10 ты соединен с сигнальным входом распределител  импульсов, подключенного выходами к первьм управл ющим входам ключей первой группы, сигнальные входы которых соединены с

15 выходами третьего делител  частоты, а выходы - с первой группой входов элемента ИЛИ, подключенного выходе к входу счетчика результата, причем выход первого компаратора соединен

20 с управл ющим входом распределител  импульсов З.

Недостатком устройства  вл ютс  ограниченные функциональные возможности , так как оно осуществл ет только операцию возведени  в квад25 рат сигналов, представленных в форме посто нного напр жени  илидлительности импульса.

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей уст30

ройства за счет выполнени  операции, умножени .

Указанна  цель достигаетс  тем, что в аналого-цифровое вычислительное устройство, содержащее первый компаратор, соединенный входами с первым информационным входом устройства и с выходом генератора развертывающего напр жени , причем вход генератора развертывающего напр жени  через первый делитель часто ты подключен к выходу генератора тактовых импульсов и к входам второго и третьего делителей частоты, а выход второго делител  частоты соединен с сигнальным входом распредёлител  импульсов, подключенного выходами к первым управл ющим входам ключей первой группы/ сигнальные входы которых соединены с выходами третьего делител  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, втора  группа ключей и четвертый делитель частоты, соединенный входом с выходо генератора тактовых импульсов, выходами - с сигнальными входами ключей второй группы, подключенных выходами к второй группе входов элемента ИЛИ, первыми управл ющими входами - к выходам распределител  импульсов , а вторыми управл ющими входами - к первому управл ющему входу распределител  импульсов и к выходу элемента И-НЕ, -соединенного первым входом с выходом первого компаратора и с первыми входами элемента И и апемента ИЛИ-НЕ, а вторым входом с вторыми элемента И и элемента ИЛИ-НЕ и с выходом второго компаратора, подключенного входами к выходу генератора развертывающего напр жени  и к второму информационному входу устройства, причем выход элемента И соединен с вторыми управл ющими входами ключей первой группы , а выход элемента ИЛИ-НЕ подключен к второму управл ющему входу рас пределител  импульсов. На чертеже изображена блок-схема аналого-цифрового вычислительного устройства.

Устройство включает первый компаратор 1, соединенный одним из входов с выходом генератора 2 развертывающе го напр жени . Вход генератора 2 через первый делитель 3 частоты подключен к выходу генератора 4 тактовых импульсов и к входам второго и третьего делителей 5 и 6 частоты. Вы ход делител  5 соединен с сигнальным входом распределител  7 импульсов , подключенного выходами к первым управл ющим входам ключей 8 первой группы, сигнальные входы которых сое

динены с выходами делител  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 управл ющими входами к выходам .распределител  7, а вторыми управл ющими входами - к первому управл ющему входу распределител  7 и к выходу элемента И-НЕ 13. Элемент И-НЕ 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 входами элемента и 14 .и.элемента ИЛИ-НЕ 15 ис выходом второго компаратора 16; Компаратор 16 подключен одним входом к выходу, генератора 2 развертывающего напр жени . Выход элемента И 14 соединен с вторыми управл ющими входами ключей 8 первой группы , а выход элемента ИЛИ-НЕ подключен к второму управл ющему входу распределител  7 импульсов. Другие входы компараторов 1 и 16 соединены соответственно с информационными входами 17 и 18 устройства.

Устройство работает следующим образом . ,

После запуска генератора 4 на выходе делител  3, осуществл ющего синхронизацию режимов работы генераторов 2 и 4, формируетс  импульс длительностью .Tg, развертывающее,напр жение на выходе генератора 2-начинает возрастать и поступает на входы компараторов 1 и 16, на другие входы которых поданы первый и второй входные. напр жени  X , и Х2 с вхо дон устройства. Выходные напр жен1и  компараторов 1 и 16, .поступающие .на элементы 13-15, отпирают элемент И 14. С выхода -делител  5 опорна  частота f поступает на сигнальный вход распределител  7, на управл ющие входы которого с закрьатых элементов И-НЕ 13 и ИЛИ-НЕ 15 подано разрешение на прохождение импульсов опо ной частоты на выходы распределител  7. Длительность t импульсов, по вл ющихс  на п выходах распределител  7, св зана с параметрами развертывающего напр жени  и опорной частотой соотношением

- 5 AV ut j- - - ЛХ ,

on

где ЛХ - шаг квантовани  входного

напр жени  ;

S - амплитуда развертывающего напр жени  генератора 2 Г

Сигнал с выхода открытого элемента И 14 поступает на вторые управл ющие ВХОД5Л ключей 8, тем самым дава  разрешение на управление ключами 8. по первымуправл ющимвходам от распределител  7. В то .же врем  ключи 12 закрыты нулевым ригналом с выхода элемента И-НЕ 13.

Импульсом с первого выхода распределител  7 открываетс  первый из ключей 8 и импульсы с частотой fj, с выхода старшего разр да делител  6 через элемент ИЛИ 9 поступают на счетчик 10 в течение времени at. Затем первый ключ 8 закрываетс , управл ющий сигнал этой же длительностью ,at по вл етс  на втором выходе распределител  7, открывай второй из ключей 8. На вход счетчика 10 начинают поступать импульсы с выхода следующего разр да делител  б. Далее Оказанные действи  продолжаютс  .до {тех пор, пока на входах компараторов Jl и 16 не происходит сравнение одного из входных напр жений с разверты-г вак цим напр жением (пусть Х Х2 )

В результате, на выходе элемента И-НЕ 13 по вл етс  сигнал, поступаюад й на первый управл ющий вход распределител  7 и фиксирук дий его-состо ние На момент сравнени  Учитыва , что частота.f импульсов с выходов делител  6 св зана с номером i соответствующего выхода распре- делител  7 соотношением . f.iU-i)+i3fo, где fj, - минимальна  частота с выхо ДОН делител  6 ; „ а первое входное напр жение может быть представлено в виде (K+(i)uX, где К - количество шагов квантовани , К 1, 2, ..., п ; о1 - дол  шага квантовани  на мо мент сравнени  Q . Число импулЬсов, записанное в счетчик 10, равно . . После сравнени  первого входного напр жени  с развертывающим напр же ,нйем разрешение на управление клю;чами 8 первой группы снимаетс  (эл1емент И 14 закрываетс ), Ъ сигналом .с выхода отк зытого элемента И-НЕ 13 даетс  разрешение на управление ключами 12 второй группы. Импульсами с К-го выхода распределител  7 (распределитель , остановлен на К-м шаге открываетс  соответствующий ключ 12 и импульсы частотой К fg с выхода делител  11 через элемент ИЛИ 9 проход т на счетчйк Ю. Суммирование

импульсов происходит до тех пор, по ка не произойдет сравнение на компараторе 16 второго входного напр жени  с развертывающим напр жением. В результате элемент И-НЕ 13 закрываетс  и запираютс  ключи 12, -а сигналом с вькода элемента И ЛИ - НЕ 15 распределитель 7 устанавливаетс  по второму входу в нулевое состо ние. Учитыва , что второе входное напр жение может быть представлено в виде

(2()4Х, .

где 6 - количество шагов квантовани 

во втором входном напр жении, f, дол  шага квантовани  на момент сравнени  } с развертывающим напр жением О |) I-, число импульсов, записанное в счетчик 10 за промежуток времени междаг двум  срабатывани ми компараторов 1 и 16, равно

ек-к --обк -рк.

25

В результате, суммарное количест;во импульсов, записанное в счетчик 10, равно.

30

м-Л..кл.кр. х.х, т.е. эт количество пропорционально произведению двух входных напр жений с относительной методической погрешностью )A(K.i-E-fb) ,„/ Синхронизаци  работы устройства т общего генератора тактовых шлпульсов и использование дискретных элементов вычислительной техники позвол ют производить умножение драктически без инструментальной погрешности . При выполнении операции возведени  в квадрат соотввтствукицее входное напр жение подаетс  одновременно на входы обоих компараторов 1-й 16.. Предлагаемое устройство может быть также использовано дл  выполнени  операции пе емножени  длительностей импульсов. Дл  этого компараторы 1 и 16 отключаютс , а перемножаекые импульс ныё -сигналы, начало которых синхронизировано друг относительно друга, подаютс  на соответствукицие входм элементов 13-15. Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с прототипом обладает более широкими функциональными возможност ми, что и определ ет его технико-экономическую эффективность .

Claims (3)

1.Авторское свидетельство СССР № 495674, кл. G 06 G 7/16, 1974.

2.Авторское свидетельство СССР № 5743722,кл. G 06 G 1/161, 1976.

3.Авторское свидетельство СССР по за вке № 2931266/18-24,

кл. G 06 J 3/00, G 06 G 7/20, 1980 (прототип ).