Устройство управления преобразователем аналог-код с поразрядным уравновешиванием

 

<и> 5629l7 ""

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ь (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 03.10.75 (21) 2176818/21 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 25.06.77. Бюллетень М 23 (45) Дата опубликования описания 14.09.77 (51) М.Кл.з Н 03 К 13/17

Государственный комитет

Совета Министров СССР во делам изобретений и открытий (53) УДК 681.325 (088.8) (72) Авторы изобретения

Н. А. Дзюндзик и А. И. Кулешов (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ АНАЛОà — КОД

С ПОРАЗРЯДНЫМ УРАВНОВЕШИВАНИЕМ

Изобретение относится к области цифровой вычислительной техники и дискретной автоматики и может быть использовано, в частности, в преобразователях аналоговых сигналов в цифровой код.

При разработке устройств управления аналого-цифровыми преобразователями в виде отдельных гибридных микросхем повышенной степени интеграции важно при выборе схемы учитывать наряду с количеством логических элементов устройства количество связей между логическими элементами. как внутри разрядов, так и между разрядами.

Количество связей в совокупности с минимальным количеством элементов в конечном итоге определяет:размеры подложки микросхемы, ее надежность, процент выхода годных микросхем и их стоимость.

Одним из условий применимости А-разрядной микросхемы в и-разрядном устройстве управления (k(n) является универсальность схемы k-разрядной микросхемы, т. е. возможность применения ее как в старших, так и в младших разрядах устройства управления без каких-либо изменений структуры связей между отдельными разрядами.

Известно устройство управления преобразователем аналог †к с поразрядным уравновешиванием, содержащее распределительное устройство (распределитель импульсов), Зо триггерный регистр и регистр формирования кода (1).

Известное устройство обладает сложной схемой, что сниж ает его надежность.

Известно также устройство управления преобразователем аналог — код с поразрядным взвешиванием, каждый разряд которого содержит один триггер и элементы И и

И вЂ” ИЛИ на единичных и нулевых входах соответственно. Требуемый алгоритм работы достигается за счет соответствующей организации связей между разрядами. Это устройство по сравнению с другими аналогичными содержит наименьшее количество элементов на разряд (2).

его недостатком является нарастание количества связей от младших разрядов к старшим, что затрудняет построение многоразрядных (с количеством разрядов свыше

8) преобразователей и уменьшает nv надежность. Это обусловлено принципом построения схемы управления в известном устройстве в виде многоустойчивого триггера с импульсно-комбинационным распределительным устройством тактов и сигналов кода по входам разрядов; в каждом разряде имеется лишь один триггер памяти.

Целью изобретения является упрощение устройства, т. е. уменьшение количества связей как в разряде, так и между разрядами.

562И7

l5

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве управления преобразователем аналог — код с поразрядны vl уравновешиванием, содержащем триггер запуска, формирователь задержанных импульсов, элементы

И, И вЂ” HE, схему стробирования выходного сигнала элеме ITà сравнения, регистр, каждый разряд которого содержит управляющий элемент И вЂ” НЕ и два триггера, состоящие из одно "o элемента И вЂ” ИЛИ вЂ” НЕ с входами триггерной связи и установки, элемента

И вЂ” HE для первого триггера и элемента НЕ для второго триггера, шину тактирующих импульсов и шину начальной установки, выход управляющего элемента И вЂ” НЕ в каждом разряде регистра соединен со входом триггерной связи элемента И вЂ ИЛИ вЂ первого триггера и с первы л входом установки элемента И вЂ ИЛИ вЂ второго триггера, выход элемента iN — ИЛИ вЂ” НЕ второго триггера соединен с первым входом управляющего элемента И вЂ” НЕ своего разряда и первым входом установки элемента

И вЂ” ИЛИ вЂ” НЕ первого триггера предыдущего (старшего) разряда, второй вход управляющего элемента И вЂ” НЕ соединен с выходом элемента НЕ второго триггера предыдущего (старшего) разряда, третий вход управляющего элемента И вЂ” НЕ соединен с шиной тактирующих импульсов, второй вход установки элемента И вЂ” ИЛИ вЂ” HE второго триггера соединен с выходом элемента

И вЂ” ИЛИ вЂ” НЕ первого триггера, второй вход установки элемента И вЂ” ИЛИ вЂ” НЕ первого триггера соединен с выходом схемы стробирования выходного сигнала элемента сравнния.

На фиг. 1 приведена структурная схема преобразователя аналог †к с поразрядным уравновешиванием; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие работу преобразователя.

Преобразователь аналог — код содержит элемент 1 сравнения, преобразователь 2 код— аналог, шину 8 подачи входного аналогового

:игнала, устройство управления, состоящее из и-разрядного регистра, каждый разряд

4, 5, б которого содержит первый и второй григгер .и управляющий элемент (элементы — 11, 12 — lб, 17 — 21 соответсввенно), триггера 22 запуска, элемента И 28, формирователя 24 задержанных импульсов, инвертора 25, =хемы 26 стробирования выходного сигнала элемента сравнения 1, элемента И вЂ” НЕ 27, шины 28 подачи импульса начальной установки

«Запуск», входного зажима 29 генератор". тактовых импульсов и выходного зажима 80 сигнала «Конец измерения».

Разряд 4 соответствует старшему п-му аэркду,регистра, разряд 5 — (n — 1)-му, а разряд б — 1-му младшему разряду регистра.

Первый триггер каждого из разрядов 4 — 6 состоит из одного элемента И вЂ” ИЛИ вЂ” НЕ 8, f8, 18 с двумя вентилями И вЂ” вентилем

65 триггерной связи и вентилем установки, и одного элемента И вЂ” HE 7, 12, 17.

Второй триггер каждого из разрядов состоит из одного элемента И вЂ” ИЛИ вЂ” НЕ 10, 15, 20, аналогичного элементу И вЂ” ИЛИ вЂ” НЕ первого триггера, и одного элемента НЕ

9, 14, 19.

Выход управляющего элемента И вЂ” HE

11, 16, 21 в каждом разряде соединен соответственно со входом триггерной связи элемента И вЂ” ИЛИ вЂ” НЕ, 8, 18, 18 первого триггера и первым входом установки элемента

И вЂ” ИЛИ вЂ” НЕ 10, 15, 20 второго триггера, выход элемента И вЂ”,ИЛИ вЂ” HE 10, 15, 20 второго триггера соединен с первым входом управляющего элемента 11, 16, 21 своего разряда и с первым входом установки элемента

И вЂ” ИЛИ вЂ” НЕ 8, 18 первого триггера предыдущего (старшего) разряда, второй вход управляющего элемента 16, 21 соединен с выходом элемента НЕ 9, 14 второго триггера предыдущего (старшего) разряда, третий вход управляющего элемента 16, 21 соединен с шиной тактирующих импульсов, поступающих с выхода инвертора 25, который по входу соединен с выходом формирователя 24 задержанных импульсов; второй вход вентиля установки элемента И вЂ ИЛИ вЂ 10, 15, 20 второго триггера соединен с выходом элемента И вЂ” ИЛИ вЂ” НЕ 8, 18, 18 первого триггеры своего разряда, второй вход установки элемента И вЂ” ИЛИ вЂ” НЕ 8, 18, 18 первого триггера соединен с выходом схемы 26 стробирсвания выходного сигнала элемента сравне" ния 1. С нулевым входом триггера 22 запуска соединен выход элемента И вЂ” НЕ 27, первый вход которого соединяется с выходом инвертора 25, а второй вход — с выходом элемента НЕ 19 второго триггера первого (младшего) разряда; единичный выход триггера запуска 22 соединяется с первым входом элемента И 28, а на второй вход этого элемента поступает сигнал через зажим 29 от генератора тактовых импульсов, выход элемента И 28 соединяется со входом формирователя 24 задержанных импульсов и с первым входом схемы 26 стробирования выходного сигнала элемента 1 сравнения, поступающего на третий вход схемы 26. Нулевой выход триггера 22 запуска поступает на зажим 80 «Конец измерения», а на единичный вход этого триггера поступает сигнал «Запуск» по шине 28.

Для обеспечения необходимого алгоритма работы вход элемента И вЂ” НЕ 7, 12, 17 первого триггера и вход триггерной связи элемента И вЂ ИЛИ вЂ 10, 15, 20 второго триггера соединены с шиной 28 подачи импульса начальной установки «Запуск».

Преобразователь и устройство управления работают следующим образом.

Импульс «Запуск» по шине 28 (фиг. 1) устанавливает триггер запуска 22:в состояние «!», а триггеры на элементах 7, 8; 9, 10, l2, 18; 14, 15; 17, 18; 19, 20 в состояние «0», 562S17 соответствующее наличию «1» на выходах элементов 7, 10, 12, 15, 17, 20.

Под действием разрешающего сигнала с триггера запуска 22 элемент 28 И начичает пропускать на формирователь 24 задержанных импульсов и на вход схемы 26 стробирозания тактовые импульсы, поступающие на зажим 29 от генератора тактовых импульсов. С выхода формирователя 24 задержанные на время t, (фиг. 2) импульсы инвертируются инвертором 25 и поступают на входы тактирующих импульсов управляющих эле-

i: .:..тов И вЂ” НЕ 11, 16, 21 разрядов регистра на второй вход схемы стробирования 26.

На третий вход схемы стробирования 26 подается сигнал с выхода элемента 1 сравнен«я.

В момент времени 1«(фиг. 2) первый тактирующий импульс с выхода инвертора 25 поступает на входы управляющих элементов

11, 16, 21. Так как входы всех управляющих элементов, кроме элемента 11, блокированы сигналами с предыдущих разрядоз, то по первому тактирующему импульсу переключается толь ко управляющий элемент 11 и-го (старшего) разряда регистра и вызывает переброс триггера на элементах 7, 8 з состояние, соответствующее «1» на выходе элемента 8.

Переключения триггера на элементах 9, 10 не происходит, так как «0» с выхода элемента 11 поступает на вход элемента 10 раньше, чем на второй вход этого элемента приходит «1» с выхода элемента 8.

Сигналы с выходов элементов 7 и 8 поступают на преобразователь 2 код — аналог и коммутируют через разрядный ключ, соответствующий данному разряду, эталонный сигнал, который поступает на вход элемента сравнения 1; на шину 8 элемента сравнения

1 поступает входной аналоговый сигнал. Если входной аналоговый сигнал больше эталонного сигнала, то на выходе. схемы сравнения у"танавливается «0», если входной аналоговый сипнал меньше эталонного сигнала — «1».

После окончания первого тактирующегз импульса в момент времени 1 (фиг. 2) управляющий элемент 11 переходит в состояние

«1» и вызывает переключение триггера на элементах 9, 10 в состояние, соответ"твующее «0» на выходе элемечта 10, блокируя тем самым срабатывание управляющего элемента 11 при поступлении следующих тактовых импульсов. Одновременно «1» на выходе элемента 9 разрешает работу упразляющвго элемента 16 (n — 1)-го разряда регистра по слсдующему тактовому импульсу.

К моменту времени t3 на выходе элемента

1 сравнения устанавливается сигнал соответствия между входным аналоговым и эталонным сигналами. При «0» на выходе элемента

1 сравнения на выходе с емы стробирования

26 тоже будет «0» и выходной сигнал схемы стробирования 26 не вызывает переключения триггера на элементах 7, 8. Это состояние

50

60

40 триггера сохраняется до начала следующего цикла преобразования.

Е ли на выходе элемента 1 сравнения

«1», то на выходе схемы стробирования 26 появляется «1» (на фиг. 2 показано пунктиро;«), которая, поступая на вход элемента 8 совместно с «1» с выхода элемента 15, сбрасывает триггер на элементах 7, 8 в исходное с=стсяние («на фиг. 2 — пунктир).

При поступлении второго тактирующего

««мпульса с выхода пнвертора 25 íà входы управляющих элементов (время t4 на фиг. 2) срабатывает элемент 16, так как только о:« оказывается подготовленным к приему импульсов. Срабатывание управляющего элемента 16 вызывает переключение триггера на элементах 12, 18 в состояние, соответствующее «1» на выходе элемента 18. На выходе преобразователя 2 код — аналог устанавливается новое значение эталонного сигнала, поступающего на вход элемента сравнения 1.

По окончании второго тактирующего импульса (1; на фиг. 2) переключается триггер на элементах 14, 15. На выходе элемента 14 устанавливается «1», разрешающая по третьему тактовому импульсу срабатывание (n — 2) -ro разряда, а на выходе элемента 15 устанавливается «0», который блокирует работу управляющего элемента своего разряда, а также запрещает сброс т«риггера на элементах

7, 8 ст последующих импульсов с выхода схемы стробирования 26.

В дальнейшем работа данного разряда и всех последующих аналогична.

По и-му тактирующему импульсу срабатывает младший разряд регистра (4, t(, 1з на ф ««. 2), выходной сигнал элемента 19 подготавливает к срабатыванию триггер 22 запуска. С приходом (n+ 1) -го тактирук)щего импульса (ig на фиг. 2) срабатывает элемент

И вЂ” HE 27 и сбрасывает триггер 22 запуска, при этом на зажиме 80 «Конец измерения:> формируется «1», свидетельствующая о конце цикла преобразования, элемент И 28 оказывается блокированным и тактовые импульсы с зажима 29 от генератора тактовых импульсов на формирователь не поступают.

Сформированный на выходах разрядов регистра код хранится до начала нового цикла.

Таким образом, устройство управления имеет однотипные схемы для всех разрядов регистра, причем количество связей между разрядами постоянчо и равно двум, а количество связей с у «етом служебных сигналов внутри разряда разно 12 ««не меняется от разряда к разряду, что упрощает реал««зацик) разряда или группы разрядов в виде одной микросхемы и делает эту микрос ему универсальной для построения многоразрядных схем управления преобразователями аналог †к поразрядного уравновешивания.

Формула «3 о б р е т е «« .«««

Устройство управления преобразователем

562917 аналог — код с поразрядным уравновешива нием, содержащее триггер запуска, формирователь задержанных импульсов, элементы И., И вЂ” НЕ, схему стробирования выходного сигнала элемента сравнения, регистр, каждый разряд которого содержит управляющий элемент И вЂ” НЕ и два триггера, состоящие из одного элемента И вЂ” ИЛИ вЂ” HE с входами триггерной связи и установки, элемента

И вЂ” НЕ для первого триггера и элемента НЕ для второго триггера, шину тактирующих импульсов и шину начальной установки, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства, выход управляющего элемента И вЂ” НЕ в каждом разряде регистра соединен со входом триггерной связи элемента

И вЂ” ИЛИ вЂ” НЕ первого триггера и с первым входом установки элемента И вЂ” ИЛИ вЂ” Н i второго триггера, выход элемента И вЂ” ИЛИ—

НЕ второго триггера соединен с первым входом управляющего элемента И вЂ” НЕ своего разряда и с первым входом установки элемента И вЂ ИЛИ вЂ первого триггера предыдущего (старшего) разряда, второй вход управляющего элемента И вЂ” HE соединен с выходом элемента HE второго триггера предыдущего (старшего) разряда, третий вход управляющего элемента И вЂ” НЕ соединен с шиной тактирующих импульсов, второй вход установки элемента И вЂ” ИЛИ вЂ” НЕ второго триггера соединен с выходом элемента

10 И вЂ” ИЛИ вЂ” HE первого триггера, второй вход установки элемента И вЂ” ИЛИ вЂ” HE первого триггера соединен с выходом схемы стробирования выходного сигнала элемента сравнения.

Источники информации, принятые во вни мание при экспертизе:

1. «Экспресс-информация», сер. «Приборы и элементы автоматики и вычислительной

20 техники», 1973, ¹ 35, с. 12.

2. Авторское свидетельство СССР № 310267, кл. Н 03 К 13/17, 26.07.71.

562917

2В

29

z3

zi

77 и

7Z

73

76

7Ч

77

Щ

27

79 зо

Составитель Д. Голубович

Текред И. Карандашова

Корректор В. Гутмач

Редактор О. Стенипа

Заказ 535/1411 Изд. ¹ 80 Тираж 1080 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР ио делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. гред. «Патент»