Множительно-делительное устройство

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сафа СоветскнкСоцналнстнческикРеспублик ои 949662(22) Заявлено 25,07,80 (21) 2961927/18-24 151) М. Кл. с присоединением заявки Й 9 С 06 С 7/16 Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытийОпубликовано 070882, Бюллетень М 29 Дата опубликования описания 07.08.82(54) МНОЖИТЕЛЬНО-ДЕЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО Изобретение относится к аналоговой и аналого-цифровой вычислительной технике и может быть использовано в вычислительных машинах, моделирующих устройствах и других областях измерительной техникиИзвестно множительно-делительное устройство, содержащее генератор синхроимпульсов, компаратор, элементы И, двухпозиционный ключ, входной вентиль, цифро-аналоговый преобразователь, счетчик, выходной ключ и запоминающее устройство, причем входы реверсивного счетчика подключены через входной вентиль к генератору так 15 товых импульсов, а выход - к первому входу цифро-аналогового преобразователя, выход которого подключен к первому входу компаратора, второй вход компаратора соединен с первой входной клеммой устройства, а выход - с управляющим входом входного вентиля, выход генератора синхронизации соединен с управляющими входами двухпоэиционного и выходного ключей и элемента И, второй вход цифро-аналогового преобразователя подключен через двухпоэиционный ключ к второй и третьей входным клеммам устройства, а выход - через входной ключ к эапоминающему блоку, выход которого соединен с выходной клеммой устройства, выход генератора тактовых импульсов соединен через элемент И с входным вентилем Г 13.Недостатком данного множительноделительного устройства является бграниченный динамический диапазон входных сигналов, так как исходя иэ принципа работы аналого-цифрового преобразователя.отношение числителя к знаменателю должно быть всегда меньше 1,.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является иножительно-делительное устройство, содержащее генератор синхроимпульсов, первый блок управления, первый вход которого подключен к выходу генератора синхроимпульсов, последовательно соединенные счетчик, цифро-аналоговый преобразователь и первый компаратор, второй вход которого является первым входом устройства, а выход подключен к второму входу первого блока управления, вход счетчика подключен к первому выходу первого блока управления, последовательно соединенные цифроуправляемый резистор, двухпозициоиный переключатель, 949 бб 2.Сапуновагунова Ко ставител хред С. М ор Н.корол актор В.Пе 731 Подпго комитета СССРй и открытийушская наб., д.: 4/5 е аказ 5756/40 Тираж ВНИИПИ Государственн по делам изобретен 113035, Москва, Ж, Рапервый усилитель с управляемым коэфФициентом усиления и второй компаратор, выход которого подключен ктретьему входу первого блока управления, информационный вход цифроуправляемого резистора является вторым входом устройства, последовательно соединенные генератор тактовыхимпульсов и первый сдвиговый регистр,вход синхронизации которого подключен,к выходу генератора синхроимпульсов, 10а выход подключен к первому управляющему входу первого усилителя с управляемым коэффициентом усиления, выходгенератора тактовых импульсов подключен к четвертому входу первого блока управления, второй информационный вход двухпозиционного переключателя является третьим входом устройства, информационный выход первогоусилителя с управляемым коэффициентом усиления подключен к информационному входу цифро-аналогового преобразователя, а группа выходов первого усилителя с управляемым коэффициентом усиления подключена к группеуправляющих входов цифроуправляемогорезистора 2,Недостатком известного устройстваявляется невысокая точность вычисления частного при увеличении значениязнаменателя. Как известно, точностьпреобразования аналого-цифрового преобразователя зависит от разрядностивыходного кода и величины опорногонапряжения. В данном устройстве припостоянной разрядности точность вычисления частного ухудшается приувеличении знаменателя опорногонапряжения). Это ухудшение можнодопустить до определенной, напередзаданной величины, что соответствует максимальному значению знаменателяпри определенной разрядности.Цель изобретения - повышение точности путем ограничения максимальнойвеличины кванта преобразования. 45Поставленная цель достигаетсятем, что в множительно-делительноеустрбйство, содержащее генераторсинхроимпульсов, первый блок управления, первый вход которого подключен 5 Ок выходу генератора синхроимпульсов,последовательно соединенные счетчик,цифро-аналоговый преобразовательи первый компаратор, второй вход которого является первым входом устройства, а выход подключен к второмувходу первого блока управления, входсчетчика подключен к первому выходупервого блока управления, последовательно соединенные цифроуправляемыйрезистор, двухпозиционный переключатель, первый усилитель с управляемымкоэффициентом усиления и второйкомпаратор, выход которого подключенк третьему входу первого блока управления, информационный вход цифро управляемого резистора является вторым входом устройства, последовательно соединенные генератор тактовыхимпульсов и первый сдвиговый ре-гистр, вход синхронизации которогоподключен к выходу генератора синхроимпульсов, а выход подключен к первому управляющему входу первого усилителя с управляемым коэффициентомусиления, выход генератора тактовыхимпульсов подключен к четвертому входу первого блока управления, второйинформационный вход двухпозиционногопереключателя является третьим входом устройства, информационный выход первого усилителя с управляемымкоэффициентом усиления подключен кинформационному входу цифро-аналогового преобразователя, а группа выходов первого усилителя с управляемымкоэффициентом усиления подключена кгруппе управляющих входов цифроуправляемого резистора, введены третийкомпаратор, триггер переключениярежимов, второй блок управления,второй усилитель с управляемым коэффициентом усиления и второй сдвиговый регистр, информационный входвторого усилителя с управляемым коэффициентом усиления подключен квторому входу первого компаратора,выход подключен к второму входу второго компаратора, а управляющий входподключен к первому выходу второгосдвигового регистра, второй выходкоторого подключен к второму управляющему входу первого усилителя суправляемым коэффициентом усиления,третий выход второго сдвигового регистра подключен к первому входувторого блока управления, первыйи второй выходы которого подключенык информационным входам соответственно первого и второго сдвиговых регистров, а третий выход подключен куправляющему входу двухпозиционногопереключателя, второй вход второгоблока управления подключен к выходуцифро-аналогового преобразователяи является выходом устройства, третийвход подключен к выходу генераторатактовых импульсов, а четвертый ипятый входы подключены соответственно к выходам второго и третьегокомпараторов, выход генератора синхроимпульсов подключен к входу синхронизации второго сдвигового регистра, первый вход третьего компаратора является четвертым входом устройства, второй вход третьего компаратора подключен к информационному выходу первого усилителя с управляемымкоэффициентом усиления, а выход подключен к третьему управляющему входу первого усилителя с управляемымкоэффициентом усиления и к пятомувходу первого блока управления, шестой вход которого подключен к четвертому управляющему входу усилителя с управляемым коэффициентом усиления, выход генератора синхроимпульсов подключен к счетному входу триггера переключения режимов, информационные входы которого объединены и 5 подключены к выходу второго компаратора, первый выхоД триггера переключения режимов подключен к четвертому управляющему входу первого усилителя с управляемым коэффициентом О усиления и к шестому входу первого блока управления, второй выход триггера переключения режимов подключен к пятому управляющему входу первого усилителя с управляемым коэффициентом усиления и к шестому входу второго блока управления, седьмой вход которого подключен к второму выходу первого блока управления.Второй блок управления содержит девять элементов И, два элемента ИЛИ и ЙБ-триггер, первые входы первого, второго, третьего, четвертого и пятого элементов И объединены и являются четвертым входом блока управления, вторые входы первого, второго, третьего, четвертого и пятого элементов И объединены и являются пятым входом блока управления, третьи входы первого, второго, третьего, четвертого и пятого элементов И 30 объединены и являются третьим входом блока управления, четвертые входы третьего и четвертого элементов И объединены и являются шестым входом блока управления, пятый вход четвер того элемента И является вторым входом блока управления, выходы первого и второго элементов И соответственно подключены к первому и второму входам первого элемента ИЛИ, выход которого является первым выходом блока управления, выход третьего элемента И является вторым выходом блока управления, выход четвертого элемента И подключен к первому входУ 45 шестого элемента И, второй вход которого является первым входом блока управления, а выход подключен к первому входу седьмого элемента И, второй вход седьмого элемента И под 50 ключен к первому входу восьмого элемента И и является седьмым входом блока управления, выход седьмого элемента И подключен к первому входу девятого элемента И, второй вход которого подключен к первому выходу КЯ-триггера, второй вход восьмого элемента И подключен к второму выходу КЯ-триггера, Б-вход которого подключен к выходу пятого элемента И, а К-вход подключен к выходу второго 60 элемента ИЛИ и является третьим выходом блока управления, выходы восьмого и девятого элементов И соответственного подключены к первому и второму входам второго элемента ИЛИ. 65 Первый усилитель с управляемым коэффициентом усиления содержит опе- рационный усилитель, выход которого является информационным выходом первого усилителя с управляемым коэффициентом усиления, масштабный резистор, один вывод которого является информационным входом первого усилителя с управляемым коэффициентом усиления, а второй вывод подключен к инвертирующему входу операционного усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к шине нулевого потенциала, четыре группы элементов И по и элементов в каждой, (4 п+1) параллельных цепочек из последовательно соединенных масштабного резистора и ключа, включенных в цепь отрицательной обратной связи операционного усилителя, первые входы элементов И первой, второй и третьей групп объединены и являются четвертым управляющим входом первого усилителя с управляемым коэффициентом усиления, вторые входы элементов И первой, второй, третьей и четвертой групп объединены и являются пятым управляющим входом первого усилителя с управляемым коэффициентом усиления, третьи входы элементов И первой, второй и четвертой групп объединены и являются третьим управляющим входом первого усилителя с управляемым коэффициентом усиления, четвертые входы элементов И первой группы и третьи входы элементов И третьей группы объединены и являются вторым управляющим входом первого усилителя с управляемым коэффициентом усиления, четвертые входы элементов И второй группы, первые входы элементов.И четвертой группы и управляющий вход ключа из (4 п+1)-й цепочки объединены и являются первым управляющим входом первого усилителя с управляемым коэффициентом усиления, выходы всех элементов И подключены к управляющим входам ключей соответственно с 1-го по 4 п-й,выходы элементов И второй группы являются группой выходов первого усилителя с управляемым коэффициентом усиления.На фиг. 1 представлена блок-схема множительно-делительного устройства; на Фиг. 2 - принципиальная схема второго усилителя с управляемым коэффициентом передачи; на фиг. 3 блок-схема второго блока управления; на фиг. 4 - принципиальная схема первого усилителя с управляемым коэфФициентом передачи на Фиг. 5 - принципиальная схема первого блока управления.Множительно-делительное устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов, генератор 2 синхроимпульсов, блок 3 управления, сдвиговые регистры 4 и 5, цифроуправляемый реотуплением первого синхроимпульса от генератора 2 синхроимпульсов на счетный вход триггера 16 устанавливает этот триггер во второй режим, т.е. когда Б ) Пз. Информационные выходы триггера 16 подключены к уси 5 лителю с регулируемым коэффициентом усиления 9. Каждым импульсом тактовой частоты сигнал логической "1" из младшего разряда сдвигового регистра 5 переносится в старшие разряды и изменяет коэффициент усиления усилителя 9 до тех пор, пока ОЗ Е станет ), У. Как только это происходит, компаратор 10 останавливает сдвиговый регистр 5 и дает разрешение на оцифровку. 15При появлении сигнала логической ф 1" в соответствующих разрядах сдвигового регистра 5 изменяется коэфФициент деления цифроуправляемого резистора 6. После окончания оцифровки, для которой требуется и импульсов, в счетчике 15 записан код И- Следующим и+1 тактовым имПЭ 25 пульсом блок 12 управления подключает двухпоэиционный переключатель 7 к цифроуправляемому резистору 6. Во втором случае, когда УИз,напряжение, подключаемое через двух- позиционный переключатель 7 к усилителю 9, равно 01/10-, где 1 - номер замкнутого ключа цифроуправляемого резистора 6 (1 = 1, 2, 3, 4). С выхода цифро-аналогового преобразователя получим результат :.35 ППеев=Тт = 0;:Х 1 О=Р = 1 Г"Т 5 Г-Поскольку в формуле результата присутствует множитель -, то в40 устройстве выведены соответствующие коэффициенты М, равные 10" ", где- номер замкнутого ключа цифроуправляемого резистора б. 45Рассмотрим работу устройства, когда У ) У, где У 5И 5 п, . КомпаРатор 11 и компаратор 10 дают запрет блоку 3 управления на прохождение- .тактовых импульсов от генератора 1 в сдвиговый регистр 5, разрешение на прохождение тактовых импульсов от генератора 1 в сдвиговый регистр 4 и не дают разрешение на начало оцифровки, Каждым импульсом тактовой частоты сигнал логической "1" из младшего разряда сдвигового регистра 4 переносится в старший разряд и изменяет коэффициент усиления усилителя 8 до тех пор, пока - станет 6 О13,Р4 Бз, Как только это происходит, компаратор 10 останавливает сдвиговый регистр 4, а компаратор 11 дает разрешение блоку 3 управления на прохождение тактовых импульсов от гене ратора 1 в сдвиговый регистр 5 и не дает разрешение на начало оцифровки. Каждым импульсом тактовой частоты сигнал логической "1" из младшего разряда сдвигового регистра 5 переносится в старшие и изменяет коэффициент усиления усилителя 9 до тех пор, пока )- - ( У 3,. Как толькоПзэто происходит, компаратор 11 останавливает сдвиговый регистр 5, При этом если - станет больше Пз комУ.,УРУ паратор 10 дает запрет на оцифровку и разрешение на прохождение тактовых импульсов от генератора 1 в сдвиговый регистр 5, который изменяет коэффициент усиления усилителя 8 до тех пор, пока в " станет0, КакФ только это происходит, т.е.-Ъчщх0 З и -Цз, компараторы 10 и 11 даютцРразрешение блоку 12 управления начинать оцифровку. После окончания оцифровки в счетчике 15 записан код М = - ф, В этом случае сигнал с выЦ/;фхода ЦАП 14 поступает в блок 3 управления и дает разрешение на прохождение тактовых импульсов от генератора 1 в сдвиговый регистр 4.Каждый импульсом тактовой частоты сигнал логической ф 1 ф из старшего разряда сдвигового регистра 4 продвигается в младший и изменяет коэффициент усиления усилителя 9 до тех пор, пока не будет записан "0" в младший разряд сдвигового регистра 4. Как только это происходит, блок 3 управления подключает двухйозиционный переключатель к цифроуправляемому резистору 6.На выходе цифро-аналогового преобразователя 14 получаем результат Ъеь ЦгГ 7 Ц= т Ц 1П/3 3Использование изобретения позволя" ет увеличить точность вычисления частного при неограниченном увеличении знаменателя. Использование предлагаемого устройства позволит умень-шить объем аппаратуры по сравнению с использованием цифровых методов деления и умножения сигналов и, как следствие, увеличить надежность аппаратуры. По сравнению с аналогичными методами деления в предлагаемом устройстве значительно уменьшается трудность настройки и повышается точность выполнения операции деления.Формула изобретения 1. Множительно-делительное устройство, содержащее генератор синхроим 949662 12пульсов, первый блок управления,первый вход которого подключен к выходу генератора синхроимпульсов,последовательно соединенные счетчик,цифра-аналоговый преобразователь ипервый компаратор, второй вход кото" 5рого является первым входом устройства, а выход подключен к второмувходу первого блока управления, входсчетчика подключен к первому выходупервого блока управления, пОследовательно соединенные цифроуправляемыйрезистор, двухпозиционныйпереключатель, первый усилитель с управляемымкоэффициентом усиления и второй компаратор, выход которого подключен ктретьему входу первого блока управления, информационный вход цифроуправляемого резистора является вторым входом устройства, последовательно соединенные генератор тактовыхимпульсов и первый сдвиговый регистр, вход синхронизации которогоподключен к выходу генератора синхроимпульсов, а выход подключен к первому управляющему входу первого усилителя с управляемым коэффициентомусиления, выход генератора тактовыхимпульсов подключен к четвертому входу первого блока управления, второйинформационный вход двухпозиционного переключателя является третьимвходом устройства, информационныйвыход первого усилителя с управляемым коэффициентом усиления подключенк информационному входу,цифро-аналогового преобразователя, а группа 35выходов первого усилителя с управляемым коэффициентом усиления подключена к группе управляющих входовцифроуправляемого резистора, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с це Олью повышения точности, в него введены третий компаратор, триггер переключения режимов, второй блокуправления, второй усилитель с управляемым коэффициентом усиления и 45второй сдвиговый регистр, информационный вход второго усилителя суправляемым коэффициентом усиленияподключен к второму входу первогокомпаратора, выход подключен к второму входу второго компаратора, ауправляющий вход подключен к первомувыходу второго сдвигового регистра,второй выход которого подключен квторому управляющему входу первогоусилителя с управляемым коэффициентом усиления, третий выход второгосдвигового регистра подключен к первому входу второго блока управления,первый и второй выходы которогоподключены к информационным входам 60соответственно первого и второгосдвиговых регистров, а третий выходподключен к управляющему входу двухпозиционного переключателя, второйвход второго блока управления под ключен к выходу цифро-аналоговогопреобразователя,и является выходомустройства, третий вход подключен квыходу генератора тактовых импульсов, а четвертый и пятый входы под-"ключены соответственно к выходамвторого и третьего компараторов,выход генератора синхроимпульсовподключен к входу синхронизациивторого сдвигового регистра, первыйвход третьего компаратора являетсячетвертым входом устройства, второйвход третьего компаратора подключен к информационному выходу первого усилителя с управляемым коэффициентом усиления, а выход подключен ктретьему управляющему входу первого усилителя с управляемым коэффициентом усиления и к пятому входу первого блока управления, шестой вход которого подключен к четвертому управляющему входу усилителя с управляемым коэффициентом усиления, выход генератора синхроимпульсов подключен к счетному входу триггера переключения режимов, информационные входы которого объединены и подключены к выходу второго компаратора, первый выход триггера переключения режимов подключен к четвертому управляющему входу первого усилителя с управляемым коэффициентом усиления и к шестому входу первого блока управления, второй выход триггера переключения режимов подключен к пятому управляющему входу первого усилителя с управляемым коэффициентом усиления и к шестому входу второго блока управления, седьмой вход которого подключен к второму выходу первого блока управления.2. устройство по п.1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что второй блок управления содержит девять элементов И, два элемента ИЛИ и КЯ-триггер,первые входы первого, второго, третьего, четвертого и пятого элементов И объединены и являются четвертым входом блока управления, вторые входы первого, второго, третьего, четвертого и пятого элементов И объединены и являются пятым входом блока управления, третьи входы первого, второго, третьего, четвертого и пятого элементов И объединены и являются третьим входом блока управления, четвертые входы третьего и четвертого элементов И объединены иявляются шестым входом блока управления, пятый вход четвертого элементаИ является вторым входом блока управления, выходы первого и второгоэлементов И соответственно подключены к первому и второму входам первого элемента ИЛИ, выход которого является первым выходом блока управления,выход третьего элемента И являетсявторым выходом блока управления,выход четвертого элемента И подключен к первому входу шестого элемента И, второй вход которого является первым входом блока управления, а выход подключен. к первому входу седьмого элемента И, второй вход 5 седьмого элемента И.подключен к первому входу восьмого элемента И и является седьмым входом блока управления, выход седьмого элемента И подключен к первому входу девятого О элемента И, второй. вход которого подключен к первому выходу Ю-триггера, второй вход восьмого элемента И подключен к второму выходу ЙЯ-триггера, 5-вход которого подключен к выходу пятого элемента И, а К-вход подключен к выходу второго элемента ИЛИ и является третьим выходом блока управления, выходы восьмого и девятого элементов И соответственно подключены к первому и второму входам второго элемента ИЛИ,3. Устройство по п.1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что,первый усилительс управляемым коэффициентом усиления содержит операционный усилитель, выход которого является информационным выходом первого усилителя с управляемым коэффициентом усиления, масштабный резистор, один вывод которого является информационным 3 О входом первого усилителя с управляемым коэффициентом усиления, а второй вывод подключен к Инвертирующему входу операционного усилителя, неинвертирующий вход которого подклю чен к шине нулевого потенциала. четыре группы элементов И по и элементов в каждой, (4 п+1) параллельных цепочек из последовательно соединенных масштабного резистора и ключа, вклю ченных в цепь отрицательной обратнойсвязи операционного усилителя, первые входы элементов И первой, второйи третьей групп объединены и являются четвертым управляющим входомпервого усилителя с управляемым коэффициентом усиления, вторые входыэлементов И первой, Второй, третьейи четвертой групп объединены и являются пятым управляющим входом первого усилителя с управляеьым коэффициентом усиления, третьи входы элементов И первой, второй и четвертойгрупп объединены и являются третьимуправляющим входом первого усилителяс управляемым коэффициентом усиления,четвертые входы элементов И первойгруппы и третьи входы элементов Итретьей группы объединены и являютсявторым управляющим входом первогоусилителя с управляемым коэффициентом усиления, четвертые входы элементов И второй группы, первые входыэлементов И четвертой группы иуправляющий вход ключа из (4 п+1)-йцепочки объединены и являются первымуправляющим входом первого усилите- .ля с управляемым коэффициентом усиления, выходы всех элементов И подключены к управляющим входам ключейсоответственно с первого по четвер- .тый, выходы элементов И второй группы являются группой выходов первогоусилителя с управляемым коэффициентом усиления.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 435530, кл. С 06 С 7/16, 1973.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2830653/18-24,кл. С 06 С 7/16, 1980 (прототип).