Аналого-цифровое множительное устройство

 

1" .=п1л.т1

ЫИфчт ЦГ 1, (11) изоьевтиния

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз .Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 11.10.78 (21) 2694210/18-24 (51) М.Кл. G 06 С 7/16 г с присоединением заявки— (23) Приоритет—

Государственный кемитет па делам изобре1ений н открытий (43) Опубликовано 07.10.80. Бюллетень № 37 (53) УДК 681.335 (088.8) (45) Дата опубликования описания 28.10.80 (72) Авторы

ызобр етен ия

В. T. Диденко и T. А. Курдюкова (71) З.а я вятел ь (54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЕ МНОЖИТЕЛЪНОЕ

УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к электрическим вычислительным устройствам и может быть использовано в вычислительных машинах.

Известно множительное устройство, содержащее интеграторы, элементы И, нульорганы, триггеры, генератор импульсов и блок задержии 11).

Это устройство является одноквадратным множительным устройством.

Из известных устройств аналогичного назначения наиболее близким,к изобретению является аналого-цифровое множительное устройство, содержащее интегратор, выход которого соединен со входом нуль-органа, первый вход интегратора подключен к одному выводу источника эталонного напряжения, второй и третий входы интегратора, присоединены к выходам соответственно первого и второго источников напряжений-сомножителей, четвертый вход интегратора соединен со вторым выводом источника эталонного напряжения, первый, второй, третий и четвертый управляющие входы интегратора через соответствующие ключевые элементы подключены к шине нулевого потенциала, выход нуль-органа через блок коррекции дрейфа соединен с дополн ительным входом интегратора, выход нуль-органа присоединен к первому входу первого элемента И вЂ” НЕ, второй вход которого соединен со вторым входом второго элемента И вЂ” НЕ; третий элемент И вЂ” НЕ, генератор эталонной частоты, блок управления, реверсивный счетчик и блок задержки.

Недостатком этого устройства является

1 то, что оно работает с входными напряжениями-сомножителями одного знака, т. е в одном квадрате перемножаемых пере-! 0 менных.

Целью изобретения является расширение диапазона входных напряжений-сомнож ителей, т. е. возможность работы с напряжнпямп-сомножителями любого знака.

Предложенное устройство отличается от известного тем, что в него введены инвертирующие элементы, триггеры, дополнительные элементы И.— НЕ и выходной счетчик.

Выход нуль-органа через первый инверти20 руюгций элемент соединен с первым входом первого дополнительного элемента И вЂ” НЕ, второй вход, которого подключен к выходу нуль-органа. Выход первого дополнительного элемента И вЂ” НЕ присоединен к первому

25 входу гервого триггера, а через второй инвертирующий элемент подключен к первому входу второго триггера, выход которого соединен с управляющим входом выходного счетчика. Выход первого триггера присоеЗ0 динен к первым входам второго и третьего

769557

5 0

l5 обра20

Зо

35 где Т

U,.

45

50 дополнительных элементов И вЂ” HE. Выход . первого элемента И вЂ” HE соединен с первым входом второго элемента И вЂ” НЕ, выход которого подключен к управляющему входу первого ключевого элемента и входу третьего триггера, выход которого присоединен ко второму входу третьего дополнительного элемента И вЂ” НЕ, выход, которого является выходом устройства. Выход четвертого тр иггера соединен со вторыми входами первого элемента И вЂ” НЕ и второго дополнительного элемента И вЂ” НЕ, выход которого подключен ко второму входу второго триггера. Первый и второй входы первого дополнительного элемента И вЂ” НЕ соединены соответственно с первым и вторым входами четвертого триггера. Выход пятого триггера подключен к управляющему входу второго ключевого элемента. Выходы реверсивного счетчика присоединены ко входам четвертого дополнительного элемента И—

НЕ, выход которого соединен с третьими входами четвертого, пятого и шестого триггеров Выход шестого триггера подключен к блокирующему входу реверсивного счетчика. Первый выход седьмого триггера присоединен ко входу «Счет вперед» реверсивного счетчика и первому входу пятого дополнительного элемента И вЂ” НЕ. Второй выход седьмого триггера подключен ко входу

«Счет назад» реверсивного счетчика, счетный вход которого соединен со счетным входом выходного счетчика и первым выходом генератора эталонной частоты, второй выход которого подключен к счетному входу блока управления, первый выход которого присоединен. к управляющему входу третьего ключевого элемента: Второй выход блока управления подключен к первому входу третьего элемента И вЂ” НЕ и первым входам шестого и седьмого триггеров. Второй вход третьего элемента И вЂ” НЕ соединен с входом чстановки. в исходное состояние устройства. Выход третьего элемента И вЂ” НЕ присоединен к входам установки в исходное состояние всех тр иггеров, блока управления, реверсивного и выходного счетчиков. Третий выход блока управления под1ключен ко второму входу пятого дополнительного элемента И вЂ”,НЕ, выход которого соединен со вторым входом пятото триггера, а через блок задержки — со вторым входом седьмого триггера. Четвертый и пятый выходы блока управления присоединены соответственно к четвертому входу четвертого триггера и управляющему входу блока коррекции дрейфа. Выход первого элемента И—

НЕ подключен к управляющему входу четвертого ключевого элемента. Выход первого дополнительного элемента И вЂ” НЕ сое динен с третьим входо,Ь пятого дополн ительного элемента И вЂ” НЕ.

Функциональная схема предложенного аналого-цифрового множительного устройОно содержит интегратор 1, нуль-орган

2, первый и второй элементы И вЂ” НЕ 3 и 4, источник эталонного напряжения.5, первый и второй источники напряжений — сомножителей б и 7, первый, второй, третяй и четвертый ключевые элементы 8, 9, 10 и 11, третий элемент И вЂ” НЕ 12, генератор эталонной частоты 13, блок управления 14, ре. версивный счетчик 15, первый и второй инвертпрующие элементы 1б и 17, первый, второй, третий, четвертый и пятый дополнительные элементы И вЂ” НЕ 18, 19, 20, 21, 22, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой триггеры 23, 24, 25, 2б, 27, 28 и 29, выходной счетчик 30, блок задержка 31, блок коррекции дрейфа 32, вход установки в исходное состояние 83 и выход

84 устройства и шину нулевого потенциала 35.

Устройство работает следующим зом

Импульсом, поступающим со входа устаноики в исходное состояние, все триггеры

23 — 29, счетчики 15 и 30 и блок управления 14 устанавливаются в исходное состояние. На первом шаге блока управления 14 в момент времени t> единичным импульсом с его первого выхода размыкается ключевой элемент 10 и на второй вход интегратора 1 поступает сигнал от первого источ ника напряжения-сомножителя б. Остальные ключевые элеиенты 8, 9 и 11 в это время замкнуты. В результате на выходе интегратора 1 формируется напряжение. — постоянная интегрирования; — напряжение первого источника напряжения-сомножителя б; — моменты времени от начала до конца интегрирования.

В момент времени 1, при переходе блока управления 14 с первого на второй шаг импульсом со второго выхода блока управления 14 триггеры 28 и 29 перебрасываются в нулевое состояние. «Логическая 1» с инверсного выхода седьмого триггера 29 поступает на:вход «Счет в перед», а «Логический 0» на вход «Счет назад» счетчика 15. С инверсйого выхода триггера 28 на блокирующий вход-счетчика 15 поступает сигнал разрешения счета в момент времени 12. Счетчик

15 начинает заполняться импульсами, поступающими от генератора эталонной частоты 13;

Импульс с четвертого выхода блока управления 14 устанавливает триггер 2б в единичное состояние, с выхода которого «1» поступает на входы элементов 83 и 34, которые осуществляют выбор полярности ком769557 лонного напряжения 5 для напряженийсомножителей

В зависимости,от полярности выходного сигнала нуль-органа 2 размыкается ключевой элемент 11 ил и 8 и на интегратор 1 поступает положительное или отрицательное напряжение от источника эталонного напряжения 5.

На выходе интегратора 1 формируется лйнейно - изменяющийся компенсирующий сигнал в полярности, противоположной сигналу, определяемому выражением з

U„(t) = —.; ) U,.di, (2)

2 где U, — напряжение источника эталонного напряжения 5;

t3 — момент компенсации выходного напряжения . интегратора 1.

Из условия компенсации следует у у 1з — 1» л. -- э (3) В момент очистки t4 счетчика 15 срабатывает четвертый .дополнительный элемент

И вЂ” НЕ 21, и на его выходе формируется

«О», который устанавливает триггер 27 в единоличное состояние. В результате с помощью ключевото элемента 9 отключается второй источник напряжения-сомножителя 7. Устанавливается в нулевое состояние триггер 25, с инверсного выхода которого поступает разрешение на элементы И вЂ” НЕ

8 и 4 на выбор полярности компенсирующего эталонного напряжения. Устанавливается в единичное состояние триггер 28 с инверсного выхода которого «О» поступает на блокирующий вход счетчика 15.

С учетом выражений (2) и (3) можно найти, что длительность шага блока управления 14 должна быть равна постоянной интегрирования.

В момент компенсации на выходе нульоргана 2 формируется сигнал, который в зависимости от полярности проходит непосредственно на элемент И вЂ” НЕ 18 или через элемент Iб, и с его выхода через элемент И вЂ” HE 22 и блок задержки 81 переводит триггер 29 в единичное состояние. На вход счетчика 15 «Счет назад» поступает

«1». на вход «Счет вперед» «О». Счетчик 15 начинает очищаться импульсами, поступающими на его счетный вход с генератора эталонной частоты 18. Этот же выходной сигнал нуль-органа 2 устанавливает триггер

27 в нулевое состояние, и его выходной сигнал размыкает ключевой элемент 9. Сигнал со второго источника напряжения-сомножителя 7 поступает на интегратор 1 и интегрируется в течение промежутка времени, за который происходит очистка счетчика 15.

За время очистки счетчика 15 выходной сигнал интегратора 1 равен

Ut4 + хну (4) 5 где К— коэффициент пропорциональности; величина напряжен ия второго источника напряжения-сомножителя 7.

В момент t4 в зависимости от полярности сигнала на выходе нуль-органа 2 на вход интегратора 1 через элементы И вЂ” HE 8 и

15 4 с помощью ключевых. элементов 8 и 11 подключаются один или второй выводы источника эталонного напряжения 5, которое интегрируется до равенства нулю выходного напряжения интегратора 1. В этот момент 4 на выходе нуль-органа 2 формируется сигнал, который устанавливает триггер 2б в единичное состояние, и «О» с инверсного выхода триггера 2б блокирует входы элементов И вЂ” НЕ 8 и 4.

25 Длительность промежутка времени, в течение которого компенсируется сигнал источника напряжения-сомножителя 7, равна

1,,-,Д = К TU,.Uy.

Таким образом длительность этого промежутка времени пропорциональна произведению двух входных напряжений-сомножителей.

35 Этот временный интервал выделяется триггером 24, инвертирующ им элементом 17 и дополнительным элементом И вЂ” НЕ 19.

С инверсного выхода триггера 24 на продолжительность этого временного интерва40 ла на блокирующий вход выходного счетчика 80 поступает сигнал разрешения счета. Количество импульсов, поступающих от генератора эталонной частоты 18, пропо1 цпонально произведению двух напряже45 ний-сомножителей. Знак произведения формируется триггером 25 и дополнительным элементом И вЂ” НЕ 20. При поступлении сигнала с выхода нуль-органа 2 устанавливается в положение «1» триггер 28, 50 сигнал с которого поступает на элемент И—

НЕ 20. На другой вход этого элемента сигналы поступают с прямого выхода триггера

25. При умножении напряжений одинаковой полярности за од ин цикл умножения на

55 счетный вход триггера 25 приходят два импульса, поэтому к моменту компенсации на прямом выходе триггера 25 присутствует

«О», а на выходе элемента И вЂ” НЕ 20 «1», которая соответствует положительному знаку произведения При умножении напряжений разной полярности за один цикл умножения на счетный вход триггера 25 пр иходит один импульс, поэтому на прямом выходе триггера 25 присутствует «1», а на выходе элемента И вЂ” НЕ 20 «О», который со769557

60 ответствует отрицательному знаку произведения.

После завершения цикла умножения блок управления 14 выдает сигнал на вклю:ение блока коррекции дрейфа 82, благодаря чему компенсируются нестабильности интегратора 1 и нуль-органа 2. таким образом, предложенное устройство можно использовать в качестве четырехквадратногб множительного устройства, что означает расширение диапазона величин перемыкаемых напряжений.

Формула изобретения

Аналого-цифровое множительное устройство, содержащее интегратор, выход которого соединен со входом нуль-органа, первый вход интегратора подключен к одному выводу источника эталонного напряжения, второй и третий входы интегратора присоединены к выходам соответственно первого и второго источников напряжений-сомножителей, четвертый вход интегратора сое динен со вторым выводом источника эталонного напряжения, первый, второй, третий и четвертый управляющие входы интегратора через соответствующие ключевые элементы подключены ix шине нулевого потенциала, выход нуль-органа через блок кор рекции дрейфа соединен с дополнительным входом интегратора, вь ход нуль-органа присоединен к первому входу первого элемента И вЂ” НЕ, второй вход иоторого соедине" со вторым входом второго элемента И вЂ” HE, третий элемент И вЂ” НЕ, генератор эталонной частоты, блок управления, реверсивный счетчик и блок задержки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширевия диапазона входных напряжений-сомножителей, в него введены инвертирующие элементы, триггеры, дополнительные элементы И вЂ” НЕ и выходной счетчик, причем выход нульортана через первый инвертирующий элемент соединен с первым входом первого дополнительного элемента И вЂ” HE, второй вход которого подключен к выходу нуль органа, выход первого дополнительного элемента И вЂ” НЕ присоединен к первому входу первого триггера, а через второй инвертирующий элемент подключен к первому входу второго триггера, выход которопо соеди нен с управляющим входом выходного счетчика, выход первого триггера присоединен к первым входам второго и третьего дополнительных элементов И вЂ” НЕ, выход первого элемента И вЂ” НЕ соединен с первым вхо дом второго элемента И вЂ” НЕ, выход которого подключен к управляющему входу первого ключевого элемента и входу третьего триггера, выход которого присоединен ко второму входу третьего дополнительного элемента И вЂ” НЕ, выхад которого .является

10 15

25

35

45

55 выходом устройства, выход четвертого триггера соединен со вторым и входами первого элемента И вЂ” НЕ и второго дополнительно го элемента И вЂ” НЕ, выход которого подключен ко второму входу второго триггера, первый и второй вхады первого дополнительного элемента И вЂ” НЕ соединены соответственно с первым и вторым входами че твертого триггера, выход пятого триггера подключен:.к управляющему входу второго ключевого элемента, выходы реверсивного счетчика присоединены ко входам четвертого дополнительного элемента И вЂ” НЕ, выход которого соединен с третьими входам и четвертого, пятого и шестого триггеров, выход шестого триггера подключен к блоки рующему входу реверсивного счетчика, пер вый выход седьмого триггера присоединен ко входу «Счет вперед» реверсивного счетчика,и первому входу пятого дополнительного элемента И вЂ” НЕ, второй выход седь мого триггера подключен ко входу «Счет назад» реверсивного счетчика, счетный вход которого соединен со счетным входом выходного счетчика и первым выходом гене ратора эталонной частоты, второй выход которого подключен к счетному входу блока управления, первый выход которого присоединен к управляющему входу третьего ключевого элемента, второй выход блока управления подключен к первому входу третьего, элемента И вЂ” HE и первым входом шестого и седьмого триггеров, второй вход третьего элемента И вЂ” НЕ соединен с входом установки в исходное состоян ие. устройства, выход тре тЬего элемента И вЂ” НЕ присоединен к входам установки в исходное состояние всех триггеров, блока управления, реверсивного и выходного счетчика, третий выход блока управления подключен ко второму входу пятого дополнительного элемента

И вЂ” HE, выход которого соединен со вторым входом пятого триггера, а через блок задержки со вторым входом седьмого триггера, четвертый и пятый выходы блока управления присоединены соответственно к четвертому входу четвертого триггера и управляющему входу блока коррекции дрейфа, выход первого элемента И вЂ” HE подключен к управляющему входу четвертого ключевого элемента, выход первого до полнительного элемента И вЂ” НЕ соединен с третьим входом пятого дополнительного элемента И вЂ” НЕ.

Источники информации, принятые во

"-нимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР

Л% 631936, кл. G 06 G 7/16, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

Xо 449445, кл. Н 03 К 13/20, 1973 (прототип).

769557

Составитель О. Отраднов

Редактор Л. Утехина Техред И. Заболотнова Корректоры И. Осиновская и С. Файн

Заказ 1288/1296 Изд,. № 485 Тираж 772 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»