Аналого-цифровое интегрирующее устройство

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в качестве операционного блока аналоговых и аналого-цифровых вмчислительных систем, а также в устройствах предварительной обработки ииформахщи, в частности в анализаторах спектра. Цель изобретения - упрощение устройства и расширение функциональных возможностей за счет реализации режима хранения результата. Устройство содержит преобразователь 1 напряжения в частоту, реверсивный счетчик 2, цифроаналоговый преобразователь 3, умножакяций цифроаналоговый преобразователь 4, элемент ИС- КШЗЧАЩЕЕ ИЛИ 5, триггер 7, дешифратор 18, элемент ИЛИ-НЕ 6, элементы И-НЕ 19-23, формирователь 24 импульсов. В аналого-цифровом интегрирующем устройстве диапазон изменения напряжения на аналоговом выходе 12 устройства соответствует диапазону изменения напряжения на аналоговом ин-- формационном входе 15 устройства, а разрядность и формат выходного цифрового сигнала - разрядности и формату входного цифрового сигнала. Кроме того , в устройстве реализуется режим хранения результатов путем задания нулевого сигнала на входе 26 задания режима устройства. 4 шт. С. (/) СО Од О5 .Г

СООЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУ БЛИН (594G G7 8

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABT0PCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2!) 4086472/24-24 (22) 09.07.86 (46) 23.02.88. Бюл. 11 7 (72) А.В.Комаров (53) 681.335(088.8) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ KOMHTET CCCP

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (56) Авторское свидетельство СССР

И 1010616, кл. G 06 G 7/186, 1981.

Авторское свидетельство СССР

У 1275483, кл. G 06 G 7/18, 1985. (54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЕ ИНТЕГРИРУЮЩЕЕ

УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в качестве операционного блока аналоговых и аналого-цифровых вычислительных систем, а также в устройствах предварительной обработки информации, в частности в анализаторах спектра. Цель изобретения — упрощение устройства и расширение функ„„SU„„1376106 А 1 циональных воэможностей sa счет реализации режима хранения результата.

Устройство содержит преобразователь

1 напряжения в частоту, реверсивный счетчик 2, цифроаналоговый преобразователь 3, умножающий цифроаналоговый преобразователь 4, элемент ИСКЛВ)ЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5, триггер 7, дешифратор 18, элемент ИЛИ-НЕ 6, элементы

И-НЕ 19-23, формирователь 24 импульсов. В аналого-цифровом интегрирующем устройстве диапазон изменения напряжения на аналоговом выходе 12 устройства соответствует диапазону изменения напряжения на аналоговом ин-. формационном входе 15 устройства, à с разрядность и формат выходного цифрового сигнала - разрядности и формнту входного цифрового сигнала. Кроме того, в устройстве реализуется режим хранения результатов путем задания нулевого сигнала на входе 26 задания Б режима устройства. 4 ил.

1 13761

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в устройствах предварительной обработки информации, в частности в анализаторах спектра, а также в каче- 5 стве операционного блока аналоговых и аналого-цифровых вычислительных систем.

Цель изобретения — упрощение устройства и расширение функциональных

10 возможностей за счет реализации режима хранения результата.

На фиг. 1 представлена функциональная схема аналого-цифрового интегрирующего устройства; на фиг. 2 - вре15 менные диаграммы работы реверсивного счетчика, триггера и дешифратора при выполнении операции суммирования в реверсивном счетчике; на фиг. 3 — то же, при выполнении операции вычитания в реверсивном счетчике; на фиг.4принципиальная схема формирователя импульсов.

Аналого-цифровое интегрирующее устройство (фиг. 1) содержит преобразователь 1 напряжения в частоту, реверсивный счетчик 2, цифроаналоговый преобразователь 3, умножающий цифроаналоговый преобразователь 4, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5, элемент

ИЛИ-НЕ 6, триггер 7, элемент И 8, тактовый вход 9 устройства, цифровой вход 10 начальных условий устройства, цифровой выход ll устройства, аналоговый выход 12 устройства, конт- 35 рольный выход 13 устройства, знаковый выход 14 устройства, аналоговый информационный вход 15 устройства, знаковый вход 16 устройства, первый вход 17 задания режима устройства, 40 дешифратор 18, пять элементов И-НЕ

19-23, формирователь 24 импульсов, знаковый вход 25 задания начальных условий устройства, второй вход 26

- задания режима устройства, цифровой 45 информационный вход 27 устройства.

Формирователь 24 импульсов (фиг.4) содержит три элемента И-НЕ 28-30 и интегрирующую RC-цепь 31, причем входы элемента И-НЕ 28 являются входом, а выход элемента И-НЕ 30 — выходом формирователя.

Устройство функционирует в. трех режимах: "Подготовка", "Работа" и

"Хранение результата". Режим "Подготовка" устанавливается единичными значениями сигналов на входах 17 и

26 устройства и используется для установки начальных условий в аналого06 2 цифровом интегрирующем устройстве.

Начальные условия представлены прямым кодом, мантисса которого подается на цифровой вход 10 начальных условий устройства, а знак — на знаковыйвход 25 начальных условий устройства.

При единичном сигнале на входе 17 устройства реверсивный счетчик 2 переводится в режим приема информации с установочного входа, что позволяет записать в его младшие разряды любой и-разрядный код, подав его на вход 10 устройства. В старший (п+1)-й разряд при этом записывается нуль, поскольку (n+1)-й разряд установочного входа реверсивного счетчика 2 связан с общей точкой устройства. Единичное значение сигнала иа входе 17 устройства также позволяет записать в триггер 7 код знака начальных условий, подав его на вход 25 устройства. При этом используется канал предустановки триггера 7, в который входят третий

21, четвертый 22 и пятый 23 элементы

И-НЕ. При Переходе сигнала на входе

17 устройства из единичного значения в нулевое (при единичном сигнале на входе 26 устройства) устройство переходит в режим "Работа". Реверсивный счетчик 2 при этом переходит в счетный режим и его содержимое меняетсу после прихода каждого импульса на его счетный вход.

Эти импульсы формируются на информационном выходе преобразователя

1 напряжения в частоту и при необходимости. обостряются (укорачиваются) с помощью формирователя 24 сигнала.

Импульсы на выходе формирователя 24 сигнала представляют собой приращения интеграла входного воздействия устройства. Знак приращения формируется на знаковом выходе преобразователя 1 напряжения в частоту в виде того или иного значения логической переменной. Так, нулевое значение этой переменной определяет приращение положительной величины интеграла, а единичное значение — приращение отрицательной величины ннтеграла. Значение логической переменной на знаковом выходе преобразователя

1 напряжения в частоту управляет режимом реверсивного счетчика 2, поскольку знаковый выход преобразователя 1 напряжения в частоту через первый вход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5, дешифратор 18 и первый элемент И-НЕ

19 соединен со знаковым входом ревер3 13761 сивного счетчика 2. Нулевой сигнал на выходе первого элемента И-НЕ 19 переводит реверсивный счетчик 2 в режим суммирования, а единичный - в режим вычитания. В реверсивном счетчике 2 при этом формируется текущее значение мантиссы интеграла от входного воздействия устройства в прямом коде. Код знака текущего значения интеграла от входного воздействия формируется в триггере 7, прямой выход которого является знаковым выхо-. дом 14 устройства. Мантисса интеграла входного воздействия устройства формируется в и младших разрядах реверсивного счетчика 2, совокупность выходов которых является цифровым выходом 11 устройства, который совместно со знаковым выходом 14 устройства образует цифровой информационный (n+1) разрядный выход устройства. Одновременно мантисса и знак текущего значения интеграла входного воздействия устройства подаются на вход цифроаналогового преобразователя 3, на выходе которого формируется соответствующее напряжение. подаваемое на аналоговый выход 12 устройства. В старшем (и+1)-м разряде реверсивного счетчика 2 формируется сигнал ло- 30 гической единицы при переносе из и младших разрядов. Этот перенос можно рассматривать как переполнение разрядной сетки, поэтому выход старmего разряда реверсивного счетчика 2 соединен с контрольным выходом 13 устройства. Появление единичного сигнала на этом выходе свидетельствует о необходимости прервать вычислительный процесс в рассматриваемом уст- 1п ройстве и во всей аналого-цифровой вычислительной системе, в которую это устройство входит.

Формирование прямого кода текущего значения интеграна входного воз- 4g действия устройства в реверсивном счетчике 2 и триггере 7 происходит с помощью элемента ИЛИ-НЕ 6, дешифратора 18, первого элемента И-НЕ 19, второго элемента И-НЕ 20 и элемента.И 8, 50

Принцип формирования прямого кода интеграла входного воздействия устройства в реверсивном счетчике 2 и триггере 7 иллюстрируется временными диагРаммами (фиг. 2 и 3). На фиг. 2 показан процесс суммирования (а О) в реверсивном счетчике 2 (символом

ECT2) обозначено содержимое реверсивного счетчика 2). В момент времени

06 4 в реверсивном счетчике 2 находится некоторое отрицательное число (диаграммы (СТ21 и c) поэтому после прихода каждого выходного импульса фор- мирователя 24 сигнала содержимое реверсивного счетчика 2 уменьшается (моменты времени t, t, t на диа граммах f d (CT2j). В момент временя содержимое реверсивного счетчика 2 становится равным нулю, при этом Ъ=l, d=O, e=l (диаграммы 1, (CT23 Ъ, d, е, фиг. 2). Это приводит к тому, что следующий входной импульс инвертирует знак содержимого реверсивного счетчика 2 (диаграмма с в момент времени t, фиг ° 2) и увеличивает содержимое реверсивного счетчика 2 (момент времени t на диаграмме (СТ2), фиг. 2). Каждый последующий входной импульс реверсивноro счетчика 2 увеличивает его содержимое (моменты времени t<, t, t < на диаграммах f, d., (СТ2 3, фиг. 2) .

Увеличение содержимого реверсивного счетчика 2 возможно до максимального значения И „„„; — 2 -1, поскольку по приходу следующего суммирующего импульса содержимое п младших разрядов обнулится, а в старший (и+1)-й разряд возникнет перенос, сигнализирующий о переполнении разрядной сетки (мрмент времени t, на диаграммах (CT23, g, фиг. 2).

Временные диаграммы процесса вычитания в.реверсивном счетчике 2 (а=l) представлены на фиг. 3. Эти процессы во многом аналогичны рассмотренным процессам суммирования (с учетом того, что в момент времени t в реверсивном счетчике 2 находится некоторое положительное число).

Отличие заключается во временной заВНсНМосТН знака содержимого реверсивного счетчика 2 (диаграмма с на фиг. 3). Для надежной работы реверсивного счетчика 2 счетные импульсы должны быть достаточно короткими (их длительность должна быть меньше суммарной задержки в реверсивном счетчике 2, элементе ИЛИ-НЕ 6, дешифраторе 18 и первом (или втором) элементе И-НЕ 19). Функцию укорочения счетных импульсов реверсивного счетчика 2 (если это необходимо) выполняет формирователь 24 сигнала. Длительность выходных импульсов в формирователе 24 сигнала определяется постоянной времени RC-цепочки, что позволяет установить необходимые пара5 13761 метры выходных импульсов, которые могут появляться только при единичном сигнале на втором входе 26 задания режима устройства.

При нулевом сигнале на втором вхо- 5 де 26 задания режима устройства счетные импульсы на вход реверсивного счетчика 2 не проходят, что позволя« ет реализовать режим "Хранение резуль-. татов" (режим "Останов" ) при нулевом сигнале на первом входе 17 задания режима устройства. В этом режиме содержимое реверсивного счетчика

2 не изменяется, что позволяет после изменения значений параметров некото-15 рых операционных блоков (в составе аналого-цифровой вычислительной системы) продолжать интегрирование (решение задачи).

В реверсивном счетчике 2 формируется код, пропорциональный интегралу произведения двух сигналов, один из которых представлен аналоговой формой и подается на аналоговый информационный вход 15 устройства (U ),>5 а другой сигнал — цифровой формой, Входной цифровой сигнал устройства представлен прямым (и+1)-разрядным кодом, старший разряд которого является знаковым и подается в устрой- 30 ство через знаковый вход 16 устройства. Остальные и разрядов представляют собой мантиссу и подаются в устройство через цифровой информационный вход 27 устройства, который прямо связан с цифровым входом второго цифроаналогового преобразователя 4.

Элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5 обрабатывает знаки входного аналогового сигнала (формируется на знаковом выходе 40 преобразователя 1 напряжения в частоту) и цифрового сигнала. Если входной цифровой сигнал положителен, то знаковый сигнал его равен нулю.При этом элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5 пе- 45 редает знаковый сигнал преобразователя 1 напряжения в частоту без изменения. В противном случае знаковый сигнал преобразователя 1 напряжения в частоту инвертируется.

Формула изобретения

Аналого-цифровое инте рирующее устройство, содержащее преобразова55 тель напряжения в частоту, тактовый вход которого является тактовым входом устройства, а информационный вход подключен к выходу умножающего циф06 6 роаналогового преобразователя, входы которого являются аналоговым и цифровым информационными входами устройства соответственно, знаковый выход преобразователя напряжения в частоту подключен к первому входу элемента

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого связан со знаковым входом устройства, реверсивный счетчик, установочный вход которого соединен с цифровым входом задания начальных условий устройства, и младших выходных разрядов реверсивного счетчика являются цифровым выходом устройства и соеди иены с входом элемента ИЛИ-НЕ и с цифровым входом цифроаналогового преоб- разователя, выход которого является аналоговым выходом устройства, (и+

+1)-й выходной разряд реверсивного счетчика соединен с контрольным выходом устройства, а вход управления режимом является первым входом задания режима устройства, триггер, вход синхронизации которого соединен с выходом элемента И, прямой выход триггера является знаковым выходом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства и расширения функциональных возможностей за счет реализации режима хранения результата, в устройство введены дешифратор, пять элементов

И-HE и формирователь импульсов, причем выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с первым входом дешифратора, второй вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ-НЕ, а третий вход подключен к прямому выходу триггера, соединенному со знаковым входом цифроаналогового преобразователя, информационный выход. преобразователя напряжение - частота подключен к информационному входу формирователя импульсов, вход разрешения которого является вторым входом задания режима устройства, а выход соединен со счетным входом реверсивного счетчика и первым входом элемента И, второй вход которого подключен к выходу первого элемента И-НЕ, входами сое" диненного с четными выходами дешифратора, нечетные выходы которого подключены к входам второго элемента ИНЕ, выходом соединенного со знаковым входом реверсивного счетчика, знаковый вход начальных условий устройства соединен с первым входом третьегс элемента И-НЕ и через четвертый элемент И-НŠ— с первым входом пято-, 1376106

ro элемента И-НЕ, вторые входы третьего и пятого элементов И-НЕ соединены с первым входом задания режима устройства, выходы третьего и пятого элементов И-НЕ соединены с входом установки и входом сброса триггера соответственно, информационный вход которого подключен к его инверсному выходу.

1376106

Составитель С.Белан

Техред М.Дидык

Редактор Н.Тупица

Корректор Л.Пилипенко

Заказ 790/49 Тираж 704 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r Ужгород, ул. Проектная, 4