Многоканальное аналого-цифровое устройство для возведения в квадрат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

<1>781851

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 181278 (21) 2699236/18-24 с присоединением заявки ¹ (51) М. Кл.

G 06 J 3/00

G 06 F 7/38

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет (53) УДК 681. 335 (088.8) Опубликовано 2311,80 Бюллетень ¹ 43

Дата опубликования описания 2 1180 (72) Автор изобретения

B. П. Боюн (71) Заявитель

Ордена Ленина институт кибернетики АН Украинской ССР (54) МНОГОКАНАЛЬНОЕ АНАЛОГО-ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ВОЗВЕДЕНИЯ В КВАДРАТ

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является многоканальное устройство возведения в квадрат, содержащее аналбго-цифровой преобразователь с коммутатором на входе и цифровое устройство воэ1 2

Устройство относится к вычислитель- ведения в квадрат (3BM) на выходе ной технике и может быть применено в аналого-цифрового преобразователя. различных аналого-цифровых модели- .. Структурная схема известного уструющих устройствах и комплексах, прн ройства содержит коммутатор, блок упаналиэе нестационарных случайных про- 5 равления коммутатором, схему сравнецессов, решении систем уравнений - ния, цифроаналоговый преобразователь, и т.п., для возведения в квадрат ана- счетчик, триггер, элемент И, первую логовых сигналов по ряду каналов с груйпу элементов И, регистр, вторую представлением результата в цифровом группу элементов И, сумматор, выходi0 ную группу элементов И, блок управлеИэвестны многоканальные устройст- ния возведением в квадрат, генератор ва для возведения в квадрат аналого- импульсов. Входы устройства через вых сигналов, содержащее один квадра- коммутатор подключены к первому вхотор с коммутатором на входе и анало- ду элемента сравнения, второй вход го-цифровой преобразователь (1 . 15 которого соединен с выходом цифроНедостаток устройства — низкое аналогового преобразователя, а выходбыстродействие и наличие временного с нулевым входом триггера. Выход генесдвига между каналами, обусловленные, "ратора импульсов соединен со входами последовательным переключением кана- блока управления коммутатором, блока лов, и низкая точность преобразова- 2О управления возведением в квадрат и ния, обусловленная наличием аналого- элемента И, управляющий вход которового квадратора в цепи преобразова- " го соединен с единичным выходом тригния. гера а выход — co входом счетчика, 1 выходы которого соединены со входами

25 цифроаналогового преобразователя через первую группу элементов И, управляющий вход которой соединен с нулевым выходом триггера и вторым входом блока управления возведением в квадЗ() рат, со входами регистра. Выходы ре781851 гистра соединены с третьими входами блока управления возведением в квадрат и через вторую группу элементов

И вЂ” со входами сумматора, выходы которого через выходную группу элементов И соединены с выходами результата, первый выход блока возведения в квадрат соединен с управляющим входом второй группы элементов И, второй выход — с управляющим входом сдвига сумматора, третий выход — с управляющим входом выходной группы элемен- 1О тов И, четвертый выход — со вторым входом блока управления коммутатором.

Первый выход блока управления коммутатором соединен с управляющим входом коммутатора, второй выход — с 15 единичным входом триггера, третий выход — с выходом номера канала $2).

Недостаток устройства — низкое быстродействие и наличие большого временного сдвига между результатами каналов, так как преобразование и возведение в квадрат осуществляется последовательно канал за каналом.

Целью изобретения является повышение быстродействия устройства и уменьшение требуемого сдвига между результатами различных каналов.

Для достижения указанной цели в устройство, содержащее сравнения, первый вход которого соединен со вхо- ЗО дом устройства, второй вход элемента сравнения соединен с выходом цифро- аналогового преобразователя, счетчик, выходы которого соединены с входами 4 цифроаналогового преобразователя и входами блока элементов И, сумматор, выходы которого через выходной блок элементов И соединены с выходами результата устройства, генератор импульсов, выход которого через элемент И соединен со входом счетчика, 40 дополнительно введены (й-1) элемен тов сравнения (где N — количество входных каналов), блок приоритетов, шифратор и элемент задержки, причем первые входы всех элементов сравнения соединены со входами устройства, вторые вХоды объединены и соединены с выходом цифроаналогового преобразователя, а "выходы всех элементов сравнения соединены с и входами блока приОритетов, (11+1)-й вход которого соединен с выходом генератора импульсов, первый выход блока приоритетов соединен с управляющим входом элемента И, выход которого соединен со входом младшего разряда сумматора и управляющим входом блока элементов И, за ходы которых соединены со входами сумматора со сдвигом на один ряэряд в сторону старших разрядов, второй выход блока приоритетов соединен с ф) управляющим входом выходного блока элементов И, а третьи выходы — со .входами шифратора, -выходы которого соединены с выходами номера канала устройства. б5

На чертеже приведена схема предлагаемого устройства. Устройство содержит N элементов 1 сравнения (по числу каналов), блок 2 приоритетов, цифроаналоговый преобразователь 3, счетчик 4, элемент И 5, блок элементов И 6, сумматор 7, выходной блок элементов И 8, шифратор 9, генератор

10 импульсов. Входы 11 устройства соединены с первыми входами элементов

1 сравнения, вторые входы которых объединены и соединены с выходом цифроаналогового преобразователя 3, а выходы — со входами блока приоритетов, (N+1) — Й вход которого соединен с выходом генератора 10 импульсов и входом элемента И 5. Выход элемента

И 5 соединен со входом счетчика 4 и с управляющим входом группы элементов И 6 и входом младшего разряда сумматора 7. Выходы счетчика соединены со входами цифроаналогового преобразователя 3 и через группу элементов И 6 — co входами сумматора 7 со сдвигом на один разряд в сторону старших рязрядов, выход которого через выходную группу элементов И 8 соединен с выходом 13 результата. Первый выход блока 2 приоритетов соединен с управляющим входом элемента И 5, второй выход †. с управляющим входом выходной группы элементов И 2, а третьи выходы — со входами шифратора 9, выходы которого соединены с выходами номера канала 12.

Устройство работает следующим образом.

Импульсы с выхода генератора 10 импульсов через открытый элемент И 5 поступают- на вход счетчика 4, на вход младшего разряда сумматора 7 и на управляющий вход блока элементов И 6.

При этом содержимое счетчика 4 увеличивается от нуля до максимального значения, а на выходе цифроаналогового преобразователя 3 образуется линейно нарастающее напряжение.

Каждый. импульс с генератора 10 импульсов, прошедший элемент И 5, осуществляет добавление к содержимому сумматора единицы и удвоенного (за счет связей со сдвигом на один разряд в сторону старших разрядов между счетчиками 4 и сумматором 7) содержимого счетчика 4 на предыдущем такте, в результате чего в сумматоре 7 получается значение квадрата от количества пришедших на счетчик 4 импульсов. В моменты сравнения линейно нарастающего напряжения с входными напряжениями каналов на выходе элементов 1 сравнения возникают импульсы, которые поступают на блок 2 приоритета.

В эти же моменты времени в сумма-торе 7 получаются в цифровом виде значения квадратов от величины кода в счетчике 4, который пропорционален величине входного напряжения. При этом блок приоритетов 2 по второму

781851

Заказ 8143/56

751 Подписное

12 выходу открывает выходную группу элементов И 8 для считывания квадрата входной величины, а по третьим выходам передает на шифратор 9 для шифрации номера канала импульс со сработавшего элемента 1 сравнения.

На выходе результата 13 появляются коды, пропорциональные квадрату входных напряжений канала, а на выходе номера канала 12 их сопровождают коды номеров каналов, к которым относятся результаты.

3а время одного периода развертки линейно нарастающего напряжения на выходе ЦАП срабатывают элементы сравнения по всем каналам, а на выходы выдаются номера каналов, и соответствующие им значения квадратов от входных величин.

В том случае, если одновременно срабатывают два или более элемента сравнения, блок приоритетов 2 по первому выходу запрещает прохождение импульсов через элемент И 5 на счетчик

4 и сумматор 7 и последовательно передает на шифратор 9 позиционные номера одновременно сработавших элементов сравнения, открывая в те же моменты времени выходной блок элементов И 8. После отработки такой конфликтной ситуации блок приоритетов открывает элемент И 5 и работа устройтва продолжается.

Предлагаемое устройство обеспечивает более высокое быстродействие и меньший временной сдвиг между результатами каналов. Следовательно, эффективность предлагаемого устройства пропорциональна количеству обрабатываемых каналов.

Применение в известном устройстве более совершенных аналого-цифровых преобразователей, например поразрядного уравновешивания, несколько уменьшает эффективность предлагаемого устройства, однако требует больших аппаратурных затрат.

Формула изобретения

Многоканальное аналого-цифровое устройство для возведения в квадрат, содержащее элемент сравнения, первый вход которого соединен со входом устройства, второй вход элемента сравнения соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, счетчик, выходы которого соединены с входами цифроаналогового преобразователя и входами блока элементов И, сумматор, выходы которого через выходной блок эпементов И соединены с выходами результата устройства, генератор импульсов, выход которого через элемент И соединен со входом счетчика, о т личающеесятем,,что,с целью повышения быстродействия устройства и уменьшения временного сдви15 ra между результатами каналов, в устройство введены дополнительно (p-1) элементов сравнения, блок приоритетов и шифратор, причем первые входы всех элементов сравнения соединены со вхо;Я дами устройства, вторые входы элементов сравнения соединены с выходом цифроаналогового преобразователя, а выходы элементов сравнения соединены с N входами блока приоритетов,(N+1)-й вход которого соединен с выходом генератора импульсов, первый выход блока приоритетов соединен с управляющим входом элемента И, выход которого соединен со входом младшего разряда сумматора и управляющим входом блока элементов И, выходы которого соединены со входами сумматора со сдвигом на один разряд в сторону старших разрядов, второй выход блока приоритетов соединен с управляющим входом выходного блока элементов И, а третьи выходы — со входами шифратора, выходы которого соединены с выходами номера канала устройства.

Источники информации, 40 принятые во внимание при экспертизе

1. Пухов Г.Е. Методы анализа и синтеза квазианалоговых электронных цепей. К., "Наукова думка", .1967, c. 485-404.

2. Каган Б.M. и Каневский М.М. Цифровые вычислительные машины и системы. М., "Энергия", 1973, с. 23 (прототип).

Филиал ППП Патент

Г. Ужгород, ул. Проектная,4