Аналого-цифровое множительное устройство

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ и

РЕСПУБЛИК (5р 4 С 06 С 7/16

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР пО делАм изОБРетений и ОтнРытий (21) 3760217/24-24, 3799273/24 (22) 05.07.84 (46) 28.02.86. Бюл. 1(- 8 (71) Львовский ордена Ленина политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) Ю.Н.Бобков, И.P.Соболевский и А.А.Третилов (53) 681.3 (088.8) (56) Математическое моделирование и теория электрических цепей. Вып. 11.

Киев. Наукова думка, 1973, с. 157.

Кори Г., Кори Т. Электронные аналоговые и аналого-цифровые вычислительные машины. Ч.1, М.: Мир, 1967, с. 395, фиг.7.37а. (54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЕ МНОЖИТЕЛЬНОЕ

УСТРОЙСТВО 57) Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и мо жет быть использовано в системах и устройствах автоматики, в частности в устройствах измерения энергии импульсных сигналов. Цель изобретения„„SU„„.12) 5122 Д

Ф» расширение частотного диапазона перемножаемых сигналов . Множительное устройство содержит аналого-цифровой (АЦП) и цифро-.аналоговый (ЦАП) преобразователи, умножающий цифро-аналого-. вый преобразователь (ЦАП), аналоговый перемножитель (АП), сумматор, блок формирования остатка, блок вычитания, ключ, масштабный усилитель, ° первый и второй входы и выход устройства. Поставленная цель достигнута за счет введения блока вычитания, ключа, масштабного усилителя и блока формирования остатка, выполненного в виде первого и второго инверторов, д дополнительного ключа, подключенного к усилителю, и масштабных резисторов. Резистор выполняет функции резистора обратной связи усилителя.

Показанные связи между перечисленными блоками позволили исключить разрывы в основных промежуточных преобразуемых сигналах, что и позволило расширить частотный диапазон леремножаемых сигналов. 2 an.

1215122

Аналого-цифровое множительное устройство работает следующим образом.

Первый сомножитель X(t} (фиг.2а) с входа 10 устройства поступает на вход АЦП 1 с малой разрядностью, осуществляющего квантование X (t) по уровню с представлением результат, в двоичном коде n(t).

55

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано в системах и устройствах автоматики, в частности в устройствах измерения энергии импульс- 5 ных сигналов.

Цель изобретения — расширение частотного диапазона перемножаемых сигналов.

На фиг. 1 приведена структурная схема аналого-цифрового множительного устройства, на фиг. 2 - диаграммы, поясняющие его работу.

Множительное устройство содержит аналого-цифровой (АЦП) и цифроаналоговый (ЦАП) преобразователи 1 и .2, умножающий цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 3, аналоговый перемножитель (АП) 4, сумматор 5, блок 6 формирования остатка, блок 7 вычи20 тания, ключ 8, масштабный усилитель

9, первый 10 и второй 11 входы и выход 12 устройства. Вход АЦП 1 является входом 10 устройства, выходы

АЦП 1 подключены к цифровым входам

2 и 3, аналоговый вход последнего, являющийся одновременно входом 11 устройства, соединен с одним из входов АП 4, а выход подключен к первому входу сумматора 5, второй вход которого соединен с выходом АП 4, выход сумматора 5 является выходом

12 устройства, Входы блока 6 формирования остатка подключены соответственно к входу 10 устройства и к вы- 35 ходу ЦАП 2.

Блок 6 формирования остатка содержит первый и второй инверторы 13 и 1.4, дополнительный ключ 15, подключенный к входу суммирующего one- 40 рационного усилителя (ОУ) 16 уст- ройства, первый 17, второй 18, третий 19 и четвертый 20 масштабные резисторы. Резистор 21 выполняет функции резистора обратной связи ОУ 45

16. где К вЂ” масштабный коэффициент преобразования АЦП 1;

АХИ вЂ” абсолютная погрешность квантования.

Поступая далее на цифровой вход

ЦАП 3, код и(1) умножается на второй сомножительуЙ), который, в свою очередь, поступает. на аналоговый вход ЦАП 3 .с входа ll устройства.

Выходной сигнал 1!ЛП 3

" Х (. ) ()1 У() ° (2) где f(> — масштабный коэффициент

ЦАП 3. Форма сигнала Q4(t) для Ч(т) =

= const представлена на фиг. 26.

Одновременно кодовый сигнали(Ц поступает на цифровой вход ЦАП 2, выполненного с удвоенным весом младшего разряда. Соотношение весов разрядов такого ЦАП: 2-2-4-8 †..., B результате дискретная часть Xg(g) приобретает форму, показанную на фиг. 26.

С выхода ЦАП 2 сигнал ХД(Ц поступает на инвертор 14 блока 6 формиро— вания остатка на инвертор 13 которого подается сомножитель X(t) с входа 10 устройства, а на управляющий вход ключа 15 — код Йо младшего разряда АЦП I. Инверторы 13 и 14 и масштабные резисторы 17-20 осуществляют вйчитание сигналов Х(т.) и Х )(Ц с соответствующими масштабными коэффициентами и знаками.

Форма сигнала остатка Х (Ц на выходе ОУ 16. представлена на фиг. 2 .

Сигнал остатка Хо(t) далее поступает на первый вход АП 4, в котором производится его умножение на второй сомножитель f t) с соответствующим масштабным коэффициентом.

Форма сигнала Z. (t) на выходе АП 4 при Y(t)= canst показана на фиг.2 ;

С выхода АП 4 Zp(t) поступает на один из входов сумматора 5.

Одновременно Zp(t) подается на вход вычитания блока 7 вычитания, на вход уменьшаемого которого поступает сигнал с вьжода масштабного усилителя 9.

Поскольку на управляющем входе ключа 8 действует код Но младшего разряда АЦП 1, сигнал с выхода блока вычитания проходит через ключ 8 только при tip--l." Поэтому на выходе последнего имеем форму сигнала Z. й)

fl при УО)= const, показанную на фиг. 2Р, 1215122

При выборе соответствующих коэффициентов Сумирования сумматора 5 результат перемножения на его выходе составит

2 (1) Ки,x(t) y(t) (Ъ) соответствующий произведению входных сомножителей. Форма Г(Е)и его составляющих при у(т.)= const показаны на фиг. 2>к.

В частном случае тот же окончательный результат, соответствующий временным диаграммам, показанным на фиг.2, достигается в несколько упрощенном варианте устройства при коэффициенте передачи масштабного усилителя 9, равном нулю, и без удвоения веса младшего разряда ЦАП 2. В этом случае необходимость в масштабном усилителе

9 отпадает, а блок вычитания 7 заменяется инвертором без изменения состава остальных элементов и связей между ними (фиг.!) .

Формула и з о б р е т е и и я

Аналого-цифровое множительное устройство, содержащее аналого-цифровой преобразователь, цифроаналоговый преобразователь, умножаюп1йй. цифроаналоговый преобразователь, аналоговый перемножитель, суммирующий операционный усилитель, между выходом и входом которого включен масштабный резистор обратной связи, и сумматор, выход которого является выходом устройства, а первый и второй входы соединены соответственно с выходом умножающего цифроаналогового преобразователя и с выходом аналогового перемножителя, подсоединенного одним входом к одному из информационных входов устройства и к аналоговому входу умножающего циф-. роаналогового преобразователя, а другим входом — к выходу суммирующего операционного усилителя, цифровой вход умножающего цифроаналогово5 го преобразователя подключен к входу цифроаналогового преобразователя и к выходу аналого-цифрового преобразователя, вход которого является другим информационным входом устройства, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения частотного диапазона перемножаемых сигналов, оно содержит блок вычитания, первый ключ, масштабный усилитель и блок формирования остатка, выполненный в виде второго ключа, первого, второго, третьего и четвертого масштабных резисторов и первого и второго инверторов, входы которых подключе20 ны соответственно к входу аналогоцифрового преобразователя и к выходу цифроаналогового преобразователя„ выполненного с удвоенным весом младшего разряда, выход первого и вход второго инверторов подключены через первый и второй масштабные резисторы к входу суммирующего операционного усилителя, а вход первого и выход второго инверторов под30 ключены к входу операционного усилителя через третий и четвертый мас" штабные резисторы и второй ключ, вход уменьшаемого блока вычитания подсоединен через масштабный усилитель к аналоговому входу умножающего цифроаналогового преобразователя, а вход вычитаемого и выход блока вычитания подсоединены соответственно к выходу аналогового перемножи4р теля и через первый ключ .к третьему входу сумматора, управляющие входы ключей объединены и подключены к выходу младшего разряда аналогоцифрового преобразователя.

1215122 хИ

n(f)

4 0

Е й) б)

x (t)

3) g

glu) ф ф

Е ft)

411) е) g

Р(Ц

Фиг.2

ВНИИПИ Заказ 908/57 Тираж 673 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4