Аналоговый регистр сдвига

 

305480

0 Й И С А Й И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Заявлено 17.Х1.1969 (№ 1378025/18-24) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 04Х1.1971. Бюллетень ¹ 18

Дата опубликования описания 16Х111.1971

МПК б 06g 7/02

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 681.333.51(088.8) Автор изобретения

Г. М. Дорский

Заявитель

АНАЛОГОВЫЙ РЕГИСТР СДВИГА

Данное йзобретение относится к области аналоговой вычислительной техники.

Известны аналоговые регистры сдвига, содержащие включенные в параллельные ветви последовательно соединенные ячейки конденсаторной памяти, генератор тактовой частоты и выходной интерполирующий низкочастотный фильтр. Однако эти устройства недостаточно надежны.

Предлагаемое устройство отличается от известных тем, что содержит пересчетный делитель частоты на счетчике с дешифраторами и формирующими усилителями, общее количество которых соответствует числу параллельных ветвей регистра, а также восстанавливающие цепи с ключами, причем вход счетчика пересчетной схемы соединен с выходом генератора тактовой частоты, выходы ее формирующих усилителей подключены к тактовым входам ячеек конденсаторной памяти, входы соответствующих цепей присоединены к выходам предпоследних ячеек контурной памяти каждой из параллельных ветвей регистра, а ключи восстанавливающих цепей включены между выходами последних ячеек конденсаторной памяти и входом интерполирующего низкочастотного фильтра, к которому подключен общий для всех ветвей запоминающий конденсатор. Это позволило повысить надежность устройства.

На фиг. 1 дана схема аналогового регистра сдвига; на фиг. 2 — временная диаграмма для регистра сдвига с четырьмя ветвями и пятью ячейками конденсаторной памяти в каждой

5 .ветви.

Аналоговый регистр сдвига включает в себя

l параллельных ветвей (жил) 1, состоящих каждая из т последовательно соединенных ячеек конденсаторной памяти 2, Входы ветвей

10 соединены с источником сигнала через развязывающие резисторы 8, исключающие шунтирование выхода источника сигнала в случае короткого замыкания входа ветви в результате повреждения ее первой ячейки. Выходы

15 ветвей соединены со входом интерполирующего низкочастотного фильтра 4 через ключи 5, обеспечивающие автоматическое отключение выходов поврежденных ветвей регистра. Ввиду параллельного соединения выходов послед20 них ячеек памяти 2, запоминающие конденсаторы в них заменены общим конденсатором б, включенным на входе интерполирующего фильтра.

2S Для управления ключами используется 1 восстанавливающих цепей 7. Восстанавливающая цепь осуществляет непрерывное сравне ние постоянной составляющей напряжения сигнала на выходе предпоследней ячейки па30 мяти каждой ветви с ее эталонным значением

305480

V?3, заданным на входе регистра, и размыкает ключ в случае их расхождения.

С целью экономии объема памяти за счет уменьшения пропускной способности ветвей, при сохранении зада??ного времени запаздывания сигнала, тактовая частота каждой ветBH уменьшена в l раз по сравнению с частотой выборки сигнала на входе регистра, заданной генератором тактовой частоты 8. Деление так- 10 товой частоты производится посредством делителя частоты — двоичного счетчика g с числом разрядов, ра III>1 ? Р, и коэ(рфиц??ситом пер"с ieTa, равным l.

Р = 11og (l — I ) (+1>, I5 где символ )х(означает наибольшую целую часть числа х.

Временная последовательность тактов ?х сигналов, обеспечивающая восстановление 20 спектра на выходе регистра, создается посредством кодовых диодно-матричных дешифратоpoi3 10, подключенных к цифровым шинам счетчика, вырабать?вающих выходные импульсы в моменты, когда числовое состояние счет- 25 чика совпадает с их кодом. Длительность импульсов на выходе дешифраторов равна периоду 1?овторения счетных импульсов иа входе счетчика. Выход каждого дешифратора соединен со входом формирующего усилителя 50

l/, характеристика которого выбрана таким образом, чтобы в момент появления импульса на выходе дешифратора, на пар афазном BLIходе подключенного к нему усилителя появiBi Ic)I тактовый cH IIB:l, cooTBOTcTI33 IQIIIHÉ стоянию «ввод» в ячейках памяти. Тактовые входы ячеек памяти соединены с выходами формирующих уcèëèòåëåé Iiî определенной программе, при которой код /3-го дешифратора, с которым связана ячейка (0(iz(l — 1; <О

k — целое число), в зависимости от номера ветви i(1(i(l; i — целое число) и номера ячейки j(1(j(m; j;Hcло) определяется соотношением:

/г = / — ) i+/+ с (!, где c — целое число, зависящее от произвольного выбора начала отс icTB номеров, а симьол )х(у обозначает операцию уссчения числа х по модулю у: 50

) х(у=х — у) — (.

У

Смысл выражения заключается в том, что код дешифратора равен обратному коду сум- 55 мы по модулю l номеров ьетви и ячейки памяти.

Работу схемы поясняет временная диаграмма (см. фиг. 2), где в качестве примера взят четырехветвевой регистр (l=4), каи(дая ветвь 60 которого насчитывает пять ячеек (т> 5).

На вход регистра подается аналоговый сигнал, изображенный кривой а, кривая б изображает счетные импульсы, вырабатываемые генератором тактовой частоты. 65

Диаграмма в показывает временную последовательность числовых состояний двухразрядного двоичного счетчика, осуществляющего четырехкратное деление тактовой частоты; диаграмма г показывает последовательность состояний ячеек конденсаторной памяти в ветвях регистра и выходные напряжения этих я:?еек. Заштрихованные у IBcTKH, совпадаю?цие по времени с появлением импульсов на выходе дсшифраторов, соответствуют иа ней состояниям ячеек па?3?яти «ввод». кривые д и е показывают напряжение сигнала на входе интерполирующего фильтра (д — в случ".е полностью исправного регистра, е — после самоотключения одной ветви (ветвь третья), наступившего в результате повре1кдения какой-то из ее ячеек памяти.

Выходы последних ячеек 2 ветвей соединены параллельно и в любой момент времени какая-нибудь из них до" æíà находиться в состоянии «ввод». Поэто,iy конденсатор при испраьной работе всех ветвей регистра не испольузуется для запоминания текущих выборок амплитуды сигнала и не создает его заде13и(ки. Последние ячейки Ветвей IlpH этОм обэазуют коммутатор, определяющий очеред1 .ость обращения к выходам ветвей в процессе восстановления сигнала на выходе регистра. Запоминающие свойства последних ячеек памяти начинают проявляться посл"- того, как в результате размыкания некоторых из ключей будут отключен?ы вь?ходы неисправных ветвей. При этом отсутствующие выоорки сигнала, которые должны были поступать по отключенным ветвя.>?, будут заменяться зпаче1 иями предшествующих выборок, поступившими по исправным ветвям и запоминаемыми конденсатором. (Предполагается, что входное сопротивление интерполиру ощего фильтра достаточно велико и не создает заметной утечки для конденсатора).

F12 I(pHBoII е участl и, В кото13ых имела место годооная ко:?пенсация потерь информации, показаны стрелками

Из теории информации известно, что в случае, когда период выборки существенно меньше интервала I(oppcляции сигнала (к01313елированная выборка), отдельные выборки или группы выборок, длиной не более интервала, корреляции сигнала с периодом повторения, превышающим его, могут быть исключены из потока сообщений без потери полезной информации. При заданной полосе частот сигнала, тактовая частота регистра может быть увеличена до такой степени, что сигнал на входе интерполирующего фильтра будет представлять собой коррелированную выборку, для которой периодическая замена отдельных значений мгновенной амплитуды, непосредственно предшествующими ии значениями, практически не повлияет на форму и интенсивность сигнала на выходе интерполирующего фильтра. Временная ошибка при этом также не превысит одного периода повышенной тактовой частоты, т. е. будет меньше погрешности дис305480 (3) v=n — l — т. кретного измерения времени. Минимальное число ветвей, при котором сохранится работоспособность регистра, определится отношением интервала корреляции сигнала и периода тактовой частоты, т. е. избыточность пропускной способности регистра. При повышенной тактовой частоте для сохранения заданного времени запаздывания сигнала потребуется соответствующее увеличение объема памяти, которое образует избыточную структуру рсгистр.

Работа восстанавливающей цепи основана на том, что практически все виды отказов ячеек памяти с большей вероятностью связаны с изменением величины постоянных составляющих тока на их входах и напряжения на их запоминающих конденсаторах. Последние при нормальной работе равны постоянным составляющим тока и напряжения сигнала на входе регистра, как правило, равным нулю. Вероятность этого эффекта может быть увеличена и практически доведена до единицы, путем специальных 1ер, таких как соединение корпуса регистра и второго конца запоминающего конденсатора с одним из полюсов источника питания, стабилизация постоянного потенциала входа регистра и т. п.

Таким образом, величина постоянной составляющей сигнала на выходе ветви может служить довольно достоверным критерием качества информации, поступающей по этой ветви. Отказ любой ячейки памяти с вероятностью, близкой к единице, приведет к существенному изменению постоянной составляющей сигнала во всех последующих ячейках памяти. Последние ячейки ветвей имеют общий запоминающий конденсатор и раздельное измерение их выходных постоянных составляющих затруднено. Поэтому входы восстанавливающих цепей подключены к выходам предпоследних ячеек памяти, где отказ любой ячейки данной ветви, включая и последнюю, вызовет смещение постоянной составляющей напряжения на запоминающем конденсаторе.

В случае отказа последней ячейки памяти это произойдет за счет изменения ее выходного тока.

Из временной диаграммы (см. фиг. 2 г) видно, что длительности пребывания ячейки памяти (см. фиг. 1) в состояниях «ввод» и «за5

15 го

З0

50 гоминание» не равны друг другу, и состояние

«зяпомин".íèå» длится в l — 1 раз дольше, чем «ввод». Благодаря этому объем памяти регистра v связан с числом ячеек памяти п соотношением:

Из выражения (3) видно, что максимальный коэффициент памяти (отношение объема памяти к числу ячеек) регистра при увеличении общего числа ячеек памяти стремится к единице.

Для больших объемов памяти многоветвевой регистр дает существенную экономию ячеек, выигрыш от которой может быть использован для создания избыточного объема гамяти и восстанавливающих цепей, обеспечивающих режим постепенного отказа. Следовательно, струl T) рпо надежная система может быть создана без увеличения объема оборудования пли даже прн его уменьшении.

Предмет изобретения

Аналоговый регистр сдвига, содержащий включенные р. параллельные ветви последовательно соединенные ячейки конденсаторной памяти, генсратор тактовой частоты и выходной интерполирующий низкочастотный фильтр, отличающийся тем, что, с целью повышения структурной надежности регистра, он содержит пересчетный делитель частоты на счетчике с дешнфраторами и формирующими усилителями, общее количество которых соответствует числу параллельных ветвей регистра, а также восстанавливающие цепи с ключами, причем вход счетчика пересчетной схемы соединен с выходом генератора тактовой частоты, выходы ее формирующих усилителей подключены к тактовым входам ячеек конденсаторной памяти, входы восстанавливающих цепей присоединены к выходам предпоследних ячеек конденсаторной памяти каждой из napaллельных ветвей регистра, а ключи восстанавливающпх цепей включены между выходами последних ячеек конденсаторной памяти и входом интерполирующего низкочастотного фильтра, и которому подключен общий для Всех ветвей запоминающий конденсатор. ф",\. а

//РУМб,фф лОдд Ц

Редактор Е. Гончар Текред А. А. Камышникова Коррекгор II. Рождественская

Заказ 1969!5 Изд. № 856 Тираж 473 Подписное

Ц11ИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий прп Совете Министров СССР

Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 475

Типография, пр. Сапунова, 2

:Ф;1

1 7 11