Аналого цифровой преобразователь

Номер патента: 1550622

Авторы: Ерофеева, Клевцов, Фирстов, Черкова

Есть еще 10 страниц.

Смотреть все страницы или скачать ZIP архив

Текст

, 15506 1)5 Н 03 ОПИСАН Н АВТОРСКОМ БРЕТ ЕПЬСТВУ о- изиче вцо во СССР 1982. СССР 1987.ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(57) Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано в системахсбора данных для контроля параметровобразцовых источников. Изобретениепозволяет повысить быстродействие.Это достигается путем введения преобразователей 3, 4, 5 напряжения вчастоту, включенных параллельно сосновными со сдвигом шкалы на несколько квантов амплитуды, и блока 14дов являются выходной шиной, причемвыход блока сравнения кодов соединенс третьим ичформационным входом регистра,2, Преобразователь по .1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что блоквычисления кодов выполнен на КБ-триггере, Э-триггере, четырех элементахИ, элементе НЕ, реверсивном счетчике, двух регистрах сдвига, первый,второй, третйй, четвертый и пятыйинформационные входы первого регистра сдвига являются соответственнопятым, четвертым, третьим, вторыми первым входами блока, первой ивторой группой входов которого являются соответственно информационные входы второго регистра сдвигаи реверсивного счетчика, вход сброса которого является десятым входомблока, выходами которого являются соответствующие выходы реверсивногосчетчика, управляющий вход которогосоединен с Б-входами КБ-триггера,Р-триггера, первым входом первогоэлемента и является шестым входомблока, вход сложения реверсивногосчетчика объединен с тактовым входомвторого регистра сдвига и соединенс выходом второго элемента И, входвычитания реверсивного счетчикаобъединен с тактовым входом первого регистра сдвига и соединен свыходом третьего элемента И, первыйвход которого соединен с инверсным выходом П-триггера, второй входобъединен с С-входом В-триггера,первым входом второго элемента И и соединен с выходом четвертого элемента И, В-вход П-триггера соединенс выходом первого регистра сдвига,прямой выход П-триггера соединен,свторым входом второго элемента И,первый вход четвертого элемента И являет-,ся девятым входом блока, второй входчетвертого элемента И соединен с прямым выходом КБ-триггера, К-вход которого соединен с выходом второгорегистра сдвига, управляющий вход которого соединен с выходом первогоэлемента И, вход сброса объединен свходом элемента НЕ и является седьмым входом блока, выход элемента НЕсоединен с вторым входом второгоэлемента И, управляющий вход первого регистра сдвига является восьмымвходом блока. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 3, Преобразователь по п.1, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что блок управления выполнен на двух дешифраторах, девяти элементах ИЛИ, пятнадцати элементах И, трех элементах НЕ, трех дифференцирующих элементах, счетном триггере, счетный вход которого объединен с первым входом первого элемента И и является десятым входом блока, выход счетного триггера соединен с первыми входами второго, третьего, четвертого, пятого, шестого, седьмого и восьмого элементов И, второй вход которого объединен с первым входом первого элемента ИЛИ и соединен с выходом девятого элемента И третий вход восьмого элемента И объединен с вторыми входами седьмого, первого и третьего элементов И и соединен с выходом первого элемента НЕ, вход которого является первым входом блока, первый вход девятого элемента И соединен с выходом второго элемента ИЛИ, второй вход объединен с первым входом третьего элемента ИЛИ и соединен с первым выходом первого дешифратора, третий вход объединен с первыми входами десятого, одиннадцатого двенадцатого,.тринадцатого, четырнадцатого элементов И, входом второго элемента НЕ и является девятым входом блока, вторым, третьим, четвертым, пятым и шестым входами блока являются соответственно первый, второй, третий, четвертый и пятый входы первого дешифратора, второй, третий, четвертый и пятый выходы которого соединены соответственно с первым вторым, третьим и четвертым входами четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом пятого элемейта ИЛИ, вторым входом третьего элемента ИЛИ и вторым входом четырнадцатого элемента И, шестой выход первого дешифратора соединен с вторым входом пятого элемента И, вторыми входами тринадцатого и десятого элементов И, третий вход которого объединен с вто-, рым входом одиннадцатого элемента И и соединен с первым выходом второго дешифратора, выход десятого элемента И соединен с первым входом шестого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом четырнадцатого элемента И, а выход соединен с вторым входом шестого элемента И22 21 1550622 и вторым входом первого элемента ЙЛИ, третий вход которого объединен с тре тьим входом третьего элемента И и соединен с выходом одиннадцатого элемента И, выход первого элемента5. ИЛИ соединен с третьим входом седьмого элемента И, выход которого соединен с входом первого дифференцирующего элемента, выход которого является шес тым выходом блока, первым и вторым выходами которого являются соответственно выходы восьмого элемента И и седьмого элемента ИЛИ, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами шестого и пятого элементов И, второй вход последнего из которых соединен с выходом первого элемента Р 1, третий вход объе-, динен с третьими входами третьего 20 и шестого элементов И, вторыми входами второго и четвертого элементов И, третьи входы четвертого и второго элементов И соединены соответственно с выходом восьмого элемента ИЛИ и, 25 вторым выходом второго дешифратора, выход четвертого элемента И является седьмым выходом блока, выход второго элемента И соединен с первым входом девятого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом третьего элемента И, который является пятым выходом блока, выход девятого. элемента ИЛИ соединен с входами второго дифференцирующего элемента и третьего элемента НЕ, выход ко 35 торого соединен с входом третьего дифференцирующего элемента, выход которого и выход второго дифференцирующего элемента являются соответствен но третьим и четвертым выходами блока, седьмым и восьмым входами которого являются соответственно первый и второй входы второго дешифратора, третий выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ и третьими входами тринадцатого и четырнадцатого элементов И, четвертый выход соединен с вторыми входами второго элемента ИЛИ и двенадцатого элемента И, третий вход которого соединен с выходом пятого элемента ИЛИ, а выход соединен с первым входом восьмого элемента ИЛИ, второй 55 вход которого соединен с выходомпятнадцатого элемента И, первый входкоторого объединен с третьим входомодиннадцатого элемента И и соединен свыходом третьего элемента ИЛИ, второй вход соединен с выходом второго элемента НЕ, третий вход первого элемента И соединен с выходом тринад. цатого элемента И.4. Преобразователь по п.1, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что первый преобразователь напряжения в частоту выполнен на резисторе, конденсаторе, двух операционных усилителях, источнике тока, двух ключей и В-триггере, прямой выход которого соединен с управляющим входом первого ключа и является выходом блока, К-вход является третьим входом блока, С-вход - вторым входом блока0-вход соединен с выходом первого операционного усилителя, инвертирующий вход которого является шиной первого потенциала, инвертирующий вход соединен с первой обкладкой конденсатора, выходами второго операционного усилителя и ключа, управляющий вход которого является четвертым входом блока, информационный вход объединен с второй обкладкой конденсатора, первым выводом резистора ,инвертирующим входом второго операционного усилител: и соединен с выходом первого клю. ,информационный вход которого чер, источник тока соединен с шиной напряжения отрицательной полярности, второй вывод резистора. является первым входом блока, неинвертирующий вход второго операционного усилителя является шиной нулевого потенциала.5. Преобразователь по п.1, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что второй, третий, четвертый и пятый преобразователи напряжения в частоту выполнены на двух регистрах,регулируемом резисторе, двух операцйонных усилителях, двух ключах, источника тока, конденсаторе и Э-триггере, С- и К-входы которого являются соответственно вторыми и четвертыми входами блока, прямой выход соединен с управляющим входом первого ключа и является выходом блока, 0-вход соединен с выходом первого операционного усилителя, инвертирующий вход которого соединен с первой обкладкой конденсатора, выходами второго ключа ивторого операционного усилителя,инвертирующий вход которого объединен с информационным входом второго ключа, второй обкладкой конденсатора, первым выводом первого резистора23и соединен с выходом первого ключа, информационный вход которого через источник тока соединен с первой шиной напряжения отрицательной полярности, неинвертирующий вход второго операционного усилителя соединен с подвижным контактом регулируемого резистора, первый вывод которого объединен с неинвертирующим входом первого операционного усилителя и является шиной нулевого потенциала, второй вывод через второй резистор соединен с второй шиной напряжения отрицательной полярности, второй вывод первого резистора и управляющий вход второго ключа являются соответственно первым и четвертым входами блока.6. Преобразователь по п. 1, о т - л и ч а ю щ и й с я тем,что блок управления преобразователей напряжения в частоту выполнен на ВБ-.триггере, элементе И и трех Р-триггерах,0622 24инверсный выход первого Р-триггерасоединен с первым входом элементаИ, второй вход которого является первым входом блока, выход элемента И 5соединен с С-входом второго Р-триггера, Р-вход которого объединен сС-входом первого Э-триггера и соединен с инверсным выходом второго Ртриггера, который является первымвыходом блока, К-вход второго Р -триггера объединен с К-входом первого Р-триггера, Р-входом третьегоР-триггера и соединен с прямым выходом КБ-триггера, К-вход которогообъединен с К-входом третьего Р-триггера и является третьим входом блока,вторым входом которого является 8 вход КБ-триггера, С-вход третьего Р триггера соединен с прямым выходомвторого Р-триггера, инверсный выходтретьего триггера является вторымвыходом блока.1550622 012 Лончаков едакт Заказ 27 Тираж 666 подписи ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 1 13035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/51550622 вычисления кодовБыстродействие повышается за счет анализа совокупности импульсных последовательностей и определения группы кодов, внутри.5 которой расположен код, соответствующий входному сигналу. Это позволяет сократить число кодов, определяемых непосредственно при анализе Изобретение относится к информационно-измерительной технике и предназначено для использования в системах сбора и обработки информации различного назначения в системах автоматического управления и регулирования. 20Целью изобретения является повышение быстродействия.На фиг.1 приведена функциональная схема устройства; на фиг.2 - функциональная схема первого преобразователя 25 напряжения в частотуна фиг.З - функциональная схема блока вычисления кодов; на фиг.4 - функциональная схема блока управления; на фиг.5 - функциональная схема второго, третьего, четвертого и шестого преобразователей напряжения в частоту;на фиг.б - функциональная схема блока управления преобразователя напряжения в частоту; на фиг.7 - схема дифференцирующего элемента; на фиг.8 - времен-,35 ные диаграммы работы устройства; нафиг,9 - алгоритм работы блоков управления.; на фиг.10 - дерево кодов; на фиг.11 - таблица программирования.Аналого-цифровой преобразователь (фиг.1) содержит преобразователи 1 5 напряжения в частоту, блок 6 управления .преобразователями напряжения в частоту, счетчик 7 тактовых импуль сов, блок 8 сравнения кодов, блок 9 постоянной памяти, адресный счетчик 10, регистр 11, блок 12 управления, генератор 13 тактовых импульсов, блок 14 вычисления кодов, шину 15 запуска, входную шину 16, выходные шины 17 и 18 генератора 13, шины 19-24 управления, шину 25 сбоя, выходную шину 26 блока 8, шину 27 сброса, выходную шину 28 блока 6, выходные шины 29 - 33 преобразователей напряжения в час 55 тоту.Первый преобразователь напряжения в частоту (фиг,2) содержит резистор импульсных последовательностей, в результате чего сокращаются время преобразования и объем постоянной памя-,ти, в котором размещаются информацияо положении импульсов и сами коды,Точные значения кодов определяютсяв блоке 14 вычисления кодов. 5 з.п,ф-лы 1 1 ил 34, операционный усилитель 35, конденсатор 36, ключ 37, операционный усилитель 38, 0-триггер 39, ключ 40, источник 41 тока.Блок вычисления кодов (фиг.З) содержит КБ-триггер 42, 0-триггер 43, элементы И 44-47, регистры 48 и 49 сдвига, реверсивный счетчик 50, элемент НЕ 51.Блок управления (фиг.4) содержит дешифраторы 52 и 53, элементы ИЛИ 54-60, элементы И 61-74, элемент И 75, счетный триггер 76, элемент ИЛИ 77, элементы НЕ 78-80, элемент ИЛИ 81, дифференцирующие элементы 82,83 и 84,Второй, третий, четвертый и пятый преобразователи напряжения в частоту (фиг.5) содержат резисторы 85, 86 и 87, операционный усилитель 88, конденсатор 89, ключ 90, операционный усилитель 91, Э-триггер 92, ключ 93, источник 94 тока.Блок управления преобразователем напряжения в частоту (фиг.б) содержит КБ-триггер 95, элемент И 96, П-триггеры 97, 98 и 99.Дифференцирующий элемент (фиг,7) содержит конденсатор 100 и резистор 101.Временная диаграмма (фиг.8) содержит следующие обозначения: а, б - тактовые импульсы соответственно на выходных шинах 17 и 18; в - сигналы запуска на шине 15; г - сигналы сброса на шине 27; д, е, ж, з, и - импульсы соответственно на выходных шинах 33, 32, 31, 30 и 29; к - сигналы на выходах адресного счетчика 10; л, м, н, о - сигналы соответственно на третьем, четвертом, первом и втором выходах дешифратора 52 блока управления 12; р - сигналы на выходах регистра 11; с - сигналы на первом выходе дешифратора 53 блока 12 управления; т - сигналы на выходе элемента 77 блока 12 управления;35 5, 15506у - сигналы на шестом выходе дешифратора 53 блока 12 управления; ф,х - сигналы соответственно на шинахуправления 20 и 19; ц, ч, щ - сигналы соответственно на шинах управления 24, 23 и 22; э - сигналы окончания преобразования на шине 21 управления; ю - сигналы сбоя на шине 27.Работа устройства осуществляетсяследующим образом.На входной шине 16 установленаналоговый сигнал Ч . Сигнал Ч поступает на первые входы преобразователей 1-5. Таким образом, на входах преобразователей присутствуют соответственно сигналы Чв, Чв+ К,Ч + 2 я, Ч+ 3, Ч+ 4 д,где а -шаг квантования. При поступлении нашину 15 сигнала запуска (фиг.8 в) и 20нулевого тактового импульса с шины17 (фиг.8 а) на .шине 27 формируетсясигнал сброса (фиг.8 г), длительностькоторого равна периоду тактовых импульсов. По сигналу сброса устанавливаются в "0" счетчик 7, адресныйсчетчик 10, регистр 11, счетчик 50блока 15 (фиг.1) и 0-триггеры преобразователей 1-5, В течение длительности импульса сброса интеграторы 30преобразователей 1-5 (фиг.2 и 5) устанавлваются в исходные состояниявых Чвых.мксС этого момента,т,е с момента прихода первого тактового импульса, начинается циклпреобразованияТактовые импульсыпоступают по шине 17 в счетчик 7,регистр 11, на первые входы блоковуправления 12 и 6 и вторые входыпреобразователей 1-5, 40Рассмотрим случай, когда на входной шине 16 установлен аналоговыйсигнал Ч. При наличии сигнала Чна входе устройства на выходах преобразователей 5-1 Формируется совокупность импульсных последовательностей, характеризующаяся совпадениемпервых трех импульсов последовательностей с тактовыми импульсамис порядковыми номерами (Р";).3,6,8, 50причем третий импульс последовательности, формируемый на выходе преобразователя 1,не совпадает с восьмымтактовым импульсом, а третьи импульсы последовательностей, формируемых , 55на выходах преобразователей 4-1,совпадают с восьмым тактовым импульсом(Фиг.8 д,е,ж,з,и), Такая ситуация однозначно определяет код ш = 95, со 22 6ответствующий преобразуемому аналоговому сигналу ЧИмпульсы с выходов преобразователей 1-5 по шинам 29, 30, 3 1, 32 и 33 поступают на соответствующие входы блоков 12 и 6. Счетчик 7 осуществляет подсчет тактовых импульсов с генератора 13. На выходе счетчика 7 формируется код,соответствующий порядковому номеру тактового импульса. Этот код поступает на первую группу входов блока 8, на второй группе входов которого вьставлен код с второй группы выходов блока 9, Блок 9 организован таким образом, что при обращении к постоянному запоминающему устройству (ПЗУ) блока 9 по определенному адресу на первой группе выходов выставляется либо код Р ., соответствующий порядковому номеру тактового импульса, момент прихода которого нужно сопоставить с моментом появления -х импульсов на шинах 33, 32, 31, 30, 29, либо код-маска, на основании сравнения которого с кодом, присутствующим на выходных шинах 33-29, осуществляется вычисление выходного кода устройства в блоке 14.Пусть на второй групге выходов блока 9 присутствует код Р,. Тогда,к если все -е импульсы на шинах 33 29 совпадают с Р";-ым тактовым импульсом и эти х-е импульсы не являк ются в совокупности фрагментов (Р;) (хГ 1), вселенной для распознавания кода ш, то код на первой группе выходов блока 9 соответствует новому адресу обращения к ПЗУ блока 9. Являются или не являются -е импульсы конечными в совокупностикфрагментов Р, ), определяется кодом-признаком на управляющих выходах блока 9.Если же -е импульсы, совпадаюкщие с Р,-ым тактовым импульсомЯв/ ляются в совокупности фрагментовк( Р; ) (1 = М), то код на первой группе выходов блока 9 - это код-основание, по отношению к которому по результату сравнения кода на шинах 33-29 с кодом - единичной маской " 11111", в блоке 14 вычисляется значение выходного кода устройства. Если ни один из -х импульсов на выходных шинах 33-29 не совпадает скР -ым тактовым импульсом на выходной шйне 17, то новый адрес обращения кблоку 9 должен быть сформирован прибавлением "2" к предыдущему. Если хотя бы один из 1-х импульсов на шинах 33-29 совпадает с Р -ым тактовым имК5 пульсом (за исключением случая, когда все -е импульсы синхронизировакны с Р; тактовым импульсом, описанным ранее), то новый адрес обращения к блоку 9 должен быть сформирован прибавлением "1" к предыдущему. Если значение кода ш распознается по соК .вокупности фрагментов (Р;)= 1, ,М, К = и + 4, тп + 3тп + 2, ш + + 1, ш и коду-маске " 11110", то при изменении входного сигнала от значе 40 ния, соответствующего коду т до значения, соответствующего коду ш+1, возможно смещение М-го импульса Фрагюмента (Р , такое, что все М-е им р пульсы на шинах 33-29 совпадут с Р -ым тактовым импульсом.При этом на шинах 29-33 присутствует код "11111". В этом случае осуществляется переход по новому адресу, в качестве ко торого используется код, установленный на второй группе выходов блока 9. Но этот новый адрес всегда равен "текущий адрес + 1", При обращении к блоку 9 по адресу "текущий + 1" на 30 второй группе выходов блока 9 присутствует уже не код, соответствующийКномеру Р;, а код-маска, а на первой группе выходов - код-основание. Алгоритм функционирования блока 9 и блока управления 12 представлен на фиг.9. На управляющих выходах блока 9 устанавливается код-признак, по которому в сочетании с кодом на шинах 33, 32, 31, 30, 29 и сигналом на шине 26 можно определить, какая информация присутствует на второй группе выходов блока 9: код, соот- . ветствующий порядковому номеру Р, или код-маска, а также какая инфор мация на первой группе выходов блока 9: новьй адрес обращения к блоку или код-основание (фиг.11, 10, 8 и 9) . Кроме того, с помощью кода на управляющих выходах блока 9 иден- .;0 тифицируется сбой устройства (Фиг.9). При этом сигнал сбоя устройства Формируется на шине 25 при любом несоответствии импульсов на шинах 33 29 предварительно рассчитанным распределениям. В зависимости от результата сравнения в блоке 8 информации на управляющих выходах блока 9 и шинах 33-29 блок 12 Формирует следующие управляющие сигналы для адресного счетчика 10; нарастить адрес на "1" (шина 20); нарастить адрес на "2" (шина 20); записать код (новый адрес), установленный на инФормационных входах счетчика 10 (шина 19). Блок 12 Формирует также следующие управляющие сигналы для блока 14: вычислить выходной код по коду-основанию (шина 22); сравнить код на шинах 33-29 с кодом-единичной маской (шина 23); сравнить код на шинах 33-29 с кодом-маской или кодом-единичной маской (шина 24). На выходах блока. 12 формируются сигнал сбоя (шина 25) и сигнал конца преобразования (шина 21) . Работа устройства в данном случае, при наличии на входной шине 16 аналогового сигнала ОВх соответствующего распределению импульсов на шинах 33-29, представленному на Фиг.8 и-д, т,е. коду ш = 95,осуществляется следующим образом,В начале цикла преобразования на выходе адресного счетчика 10 установлен код "0" (Фиг,8 к), При обращении к блоку 9 по нулевому адресу на управляющих выходах блока 9 - кодпризнак "10". В первом тактовом ин - тервале (фиг.8 а) на выходе счетчика 7 устанавливается код "1", который поступает на первую группу входов блоха 8, на второй группе входов установлен код "2" с первой группы выходов блока 9. На выходе блока 8 Формируется сигнал "0" (Фиг,8 п), С приходом второго тактового импульса (Фиг.8 а) на выходе счетчика 7 Формируется код "2", поступаюший на первую группу входов блока 8, на второй группе входов которого по-прежнему присутствует код "2", На выходе блока 8 формируется сигнал "1", (Фиг.8 п). При этом на управляющих выходах блока 9 по-прежнему присутствует код-признак "10", что соответствует наличию сигнала "1" на первом выходе дешифратора 52 блока 12 (Фиг.8 л). На шинах 33-29 присутствуют сигналы "0" (Фиг.8 и-д) и, следовательно, " 1" на шестом выходе дешифратора 53 блока 12 (Фиг.8 у) согласно алгоритму, представленному на Фиг.9. При такой комбинации сигналов необходимо нарастить адресный счетчик 10 на "2"При этом на шине 20 в паузе между вторым и третьим тактовыми импульсами формируются два сиг 155062225 нала 1 , длительность которых рав 11на длительности тактовых импульсов на 1 8 ( фиг . 8 6 , ф) . П о сигналам " 1 " на ши- не 2 О меняются состояния выходов ад 5 ресного счетчика 10 (фиг.8 к) и происходит обращение к ПЗУ блока 9 по адресу "текущий + 2", При этом на второй группе выходов блока 9 присутствует код "59", на первой группе выходов - код 3, на управляющих выходах - код-признак "10" (фиг.8 л). С приходом третьего тактового импульса (фиг.8 а) сигнал "1", установившийся на выходе блока 8, и сиг налы на управляющих выходах блока 9 поступают на выходы регистра 11 (фиг,8 р) и соответствующие входы бло.ка 12. При этом в третьем тактовом интервале на всех шинах 33-29 при сутствуют сигналы "1" (фиг.8 и-д), а следовательно, сигнал "1" присутствует на первом выходе дешифратора 53 блока 12 (фиг.8 с) согласно алгоритму, представленному на фиг.9, При такой комбинации сигналов необходимо осуществить переход по адресу, код которого присутствует на первой группе выходов блока 9, т.е, по адресу "59".При этом на шине 19 в 30 паузе между третьим и четвертым тактовыми импульсами на шине 17 (фиг.8 а) формируется сигнал "1" (фиг.8 х) длительностью в интервал между тактовыми импульсами на выходной шине 18 (фиг.86). С появлением сигнала "1" на шине 19 изменяются состояния выходов адресного счетчика 10 (фиг.8 к) код 59, установленный на информационных выходах адресного счетчика 9, 40 поступает на его выходы, и осуществляется обращениек блоку 9 по ад-. ресу 59. В четвертом, пятом и т.д. тактовых интервалах (фиг8 а) устройство работает в соответствии времен ными диаграммами, представленными на фиг.8, На фиг.11 и 10,вьщелен рассматриваемый случай распознавания выходного кода 95. Согласно фиг.11 и 10 восьмой тактовый интервал явля ется конечным при определении выходного кода 95. В восьмом тактовом интервале формируются сигналы "1" на шинах 20 и 22 (фиг.8 ф,ш), По сигналу "1" на шине 22 "Вычислить55 выходной код по коду-основанию осуществляется запись кода "11110" с шин 33-29 в регистр 48 блока 14. По сигналу "1" на шине 20 осуществляется обращение к блоку 9 цо адресу"текущий + 111. По этому адресу (дляданного случая это адрес 66, см.фиг.9, 10) на второй группе выходовустановлен код-маска "11110", а напервой группе выходов - выходнойкод-основание 95, на управляющих выходах - код-признак 01. В следующемтактовом интервале на шине 24 формируется сигнал " 1" (фиг8 ц),по которому формируется блок 14 и осуществляется запись коца-маски в регистр49 блока 14. В блоке 14 осуществляется вычисление выходного кода устройства по отношению к коду-основанию на основании сравнения кода-маски с кодом на шинах 33-29. В данномслучае код-маска и код на шинах 3329 совпадает, из чего следует, чтоопределяемый код равен коду-основанию 95. При этом сигнал окончанияпреобразования на шине 21 (фиг.8 э)представляет собой инверсию сигнала на шине 24Сигнал "0" по шине21 поступает в блок 6. На шине 28появляется сигнал обнуления преобразователей 1-5. Поступление импульсов по шинам 33-29 прекращается,а на выходах реверсивного счетчика50 блока 14 присутствует выходнойкод 95. С приходом нового импульсазапуска процесс повторяется. В рассмотренном случае выходной код бып определен за 8 тактовых интервалов вместо 256, т.е. время преобразования сократипось в 32 раза.Счетчик 7 осуществляет счет тактовых импульсов с генератора 13, На выходе счетчика 7 формируется код, соответствующий порядковым номерам тактовых импульсов, поступающих по выходной шине 17.Блок 8 осуществляет сравнение кодов порядковых номеров тактовых импульсов на выходе счетчика 7 и первой группе выходов блока 9. При равенстве кодов на обеих группах входов блока 8 на его выходе формируется сигнал "1". Если же коды на обеих гругпах входов блока 8 не равны, то на выходе появляется сигнал ффОф 1Блок 9 постоянной памяти осуществляет дешифрирование состояний адресного счетчика 10 и формирует на второй группе выходов код, соответствующий порядковому номеру так12 111550622 тового импульса Р,". на выходной шине117, с которым сопоставляются т.-еимпульсы на шинах 33-29 или код-маску. На первой группе выходов блока 9 формируется код, соответствующий новому адресу обращения к ПЗУ блока 9 или код-основание. 81х 2 Ресли тп = 2 т 2епт;-- + 1, если тп Ф 2 ш 1 бР = ОН; тп -.с1 н12 где И - число разрядов выходного кода АЦП. Из множеств 1 Рвыделяиются (начиная с тп = 2 ) совокупноксти наборов (Р , т. = 1 М;: тп + 4, ш + Зш, однозначно определяющие выходной код тп. Прикэтом наборами (Р; ) задаются совокупности фрагментов, расположение импульсов в которых соответствует одному из вариантов рассмотренных ра 1К нее. По выбранным наборам (Р ) строится дерево кодов, пример реализации которого для Б = 7 представлен на фиг.10. Дерево кодов представляет собой совокупность узлов -го рода и промежуточных узлов. Каждый узел т.-го рода характеризуется в обк щем виде элементами и, Р;, ш где и - порядковый номер узла;Р . - порядковый номер тактовогоимпульса, с которым могутсовпадать т.-е импульсы навыходттых шинах 29-33;тп - код-основание.Причем элемент ш присутствует в узле т.-го рода только в тех случаях, когда т.-е импульсы являются конечс ными в совокупности фрагментов (Р,), т.е. Р = Р , и совокупность (Р; )К к11такова, что все М-е импульсы в фраг"кментах совпадают с Р -ым тактовым импульсом. Каждый промежуточный узел характеризуется элементами и;шгде и " порядковый номер узла; М ф рМ- код-маска;ш - код-основание. Программирование ПЗУ блока 9 осуществляется следующим образом. Для кажтого значения ш из диапазона (1, 2 ) рассчитываются множест- ваКаждым узлам т.-го рода и промежуточным узлам соответствует свой код-приВ соответствии с деревом кодовформируется таблица для программирования блока 9, пример реализации ко- торой для Б = 7 и формат слова представлены на фиг.11. Порядковый номер узла и определяет адрес слова, хранящегося в ПЗУ.Для узлов .-го рода группа разрядов 0-Н1,вторая группа выходов блока 9) определяет порядковый номер тактового импульса Р с которымк1сравниваются т.-е импульсы на выходных шинах 33-29. Для промежуточных узлов группа разрядов 0-4 (вторая группа выходов блока 9) определяет код-маску 40М,М. Для узлов т.-го рода группа разрядов Б- (первая группа выходов блока 9) определяет либо следующий адрес обращения к блоку 9, если из узла с даннымпорядковым номером и еще имеются ветвления, либо кодоснование ш, если ветвлений нет.Для промежуточных узлов группа разрядов И-Я (первая группа выходов блока 9) определяет код-основание ш.50 оличество разрядов в первои группе выходов блока 9.равно И. Количество разрядов в группе И-Я определяется количеством разрядов выходного кода АЦП и для И=7 (фиг.11) равно 7. Разряды Я+1 и Я+2 определяют код-признак 1 т 1. Если код-при-, знак "10" или "00", то на первой группе выходов блока 9 присутствует код, соответствующий порядковому13 155 номеру Р " с которым могут совпаДать все 1-е импульсы на выходных шинах 33-29, но х-е импульсы не являютсяконечными в совокупности фрагментов (Р ), 1. = 1М, те. 1М, При1этом на второй группе выходов блока 9 присутствует код, соответствующий новому адресу перехода А (фиг. 11). Если код-признак "11", то на первой группе выходов блока 9 присутствует код, соответствующий порядковому номеру Р , с которым могут совпадатьквсе М-е импульсы на выходных шинах 33-29 т.е, конечные импульсы фрагкментов совокупности (Р . ), 1 = М. При этом на второй группе выходов блока 9 присутствует код-основание ш (фиг.11). Если код-признак "01", то на второй группе выходов блока 9 присутствует код-маска М,М, а на первой группе выходов блока 9 присутствует код-основанИе (фиг,11),Адресный счетчик 10 служит для формирования адреса обращения к ПЗУ блока 9По сигналу "1" на шине 19 код с первой группы выходов блока 9, выставленный на информационных входах адресного счетчика 10, появляется на его выходах, соединенных с адресными входами блока 9. Происходит обращение к блоку 9 по адресу, код которого присутствовал на информационных.входах адресного счетчика 10. При наличии сигнала "1" на шине 20 происходит наращивание на единицу выходного кода счетчика 10, т.е. происходит обращение к ПЗУ блока 9 по следующему адресу.Регистр 11 служит для исключения ложных срабатываний блока 12, Ложные срабатывания блока 12 без введения регистра 11 возможны, например, при выполнении команды "Нарастить адрес на "2". В этом случае на шине 20 в паузе между тактовыми импульсами (шина 17, фиг8 а) формируются два сигнала "1" (фиг.8 ф), с приходом каждого из которых изменяются состояния выходов адресного счетчика 10 и блока 9 (фиг.8 к), а следовательно, и состояние седьмого и восьмого входов блока 12 (при отсутствии регистра 11).При этом для правильного функционирования устройства в соответствии с алгоритмом (фиг.9) необходимо, чтобы состояния седьмого и восьмого входов блока управления изменялись только с приходом второ 0622 14го сигнала "1" (фиг.8 ф) в паузе между тактовыми импульсами на шине 17.Для этого информация с управляющих 5 10 15 20 25 3040 455055 выходов блока 9 (первый и второйвходы регистра 11) поступает на выходы регистра 11 (седьмой и восьмойвходы блока управления 12) толькос приходом следующего после рас-сматриваемой паузы тактового импульса на шине 17 (фиг8). Аналогично посредством регистра 1 осуществляетсяпередача сигнала Ч выхода блока 8 (шина 26) на девятый вход блока 12,Блок 12 осуществляет формированиесигналов управления для адресногосчетчика 10 (шины 19, 20, фиг.8 ф,х)блока 14 (шины 22, 23, 24, фиг.8 щ,ч,ц), блока 6 (шина 21, фиг.8 э) исигнала сбоя (шина 25, фиг.8 ю) . Навходы дешифратора 53 блока 12 поступают сигналы соответственно с шин33-29,В зависимости от комбинации сигналов на шинах 33-29 на одном из выходов дешифратора 53 появляется сигнал " 1", Если на всех выходных шинах 33-29 присутствуют сигналы "1",то сигнал " 1" появляется на первомвыходе дешифратора 53 (фиг.8 с) . Еслиже на всех шинах 33-29 присутствуетсигнал "0", то сигнал "1" появляется на пятом выходе дешифратора53 (фиг. 8 у), Если на первом - пятом входах дешифратора 53 установлена однаиз возможных комбинаций сигналов, содержащих "1" и "0": "11110";"11100"" 11000", " 10000", то сигнал 1 и по.является на выходе элемента 77 (фиг.8 т).На первый-второй входы дешифратора 52 блока 12 поступает код-признак с первого-второго выходов регистра 11 (седьмой, восьмой входы блока 12), В зависимости от комбинации сигналов на первом-втором входах дешифратора 52 сигнал "1" появляется на одном из его выходов. Если на первом- втором входах дешифратора 52 присутствуют комбинации сигналов 10", "00", "11" или "01", то сигнал,"1" появляется соответственно на первом, втором, третьем или четвертом выходах дешифратора 51 (фиг.8 л, м, н, о). В зависимости от комбинаций сигналов1 на первом-четвертом выходах дешифратора 52, первом и пятом выходахдешифратора 53, выходе элемента 77, шинах 17, 18, третьем выходе реги50622 6столько раз, сколько нулей в кодеХ . Х . В блоке 14 это производит/ся путем записи кодов Х,Х иММ в регистры 48 и 49 соот ветственйо и осуществления операции 10 20 и кода Х,Х с сохранением знака. Для определенности принято, что зом.Функцией блока 14 является определение окончательного значения выходного кода по результатам сравнения сигналов на выходных шинах 33-29 (код Х. Х ) и кода-маски М, М (первая группа входов блока 14), поступающего с первой группы выходов блока 9. Кроме того, может потребоваться сравнение кода Х,Х с кодом-единичной маской " 11111". При этом, определение окончательного значения кода производится путем модификации кода-основания ш (вторая группа входов блока 14), поступающего с второй группы выходов блока 9. Модификация состоит в добавлении или вычитании единиц из кода-основания, число которых определяется разницей в числе единиц в коде-маске М..,М и в коде Х9 ефф 1 Х 5, т.е. разностью и. Причем если единиц больше (нулей меньше) в коде-маске, то происходит вычитание, а в противном случае - добавление единиц к коду-основанию ш. Фактически это означает, что необходимо произвести наращивание кода-основания ш столько раз, сколько нулей в коде- маске М,Ми уменьшение его стра 11 (девятый вход блока 12,фиг.8 л-о), на его выходах формируются соответствующие сигналы управления для адресного счетчика 10(фиг.8 х,ф), сигналы управления дляблока 14 (фиг.8 ц, ч, щ), сигналыокончания преобразования для блока6 (фиг.8 э), сигналы сбоя (фиг.8 ю).Причем сигнал "1" на шине 25, характеризующий сбой, формируется прилюбом несоответствии распределенияимпульсов на шинах 29-33, предварительно рассчитанном распределениям.1В правом части диаграммы (фиг,8,фрагменты 11, 111) иллюстрируютсявозможные варианты комбинаций сигналов, характеризующие собой устройства, В левой части диаграммы (фиг.8,фрагмент 1) иллюстрируется работаустройства при распознавании значения кода ш = 95 по совокупности фрагментов, формируемых на выходныхшинах 33-29,Генератор 13 формирует тактовыеимпульсы с частотой Г (шина 18) итактовые импульсы с частотой Й /4(шина 17).Блок 14 работает следующим обра 25 30 35 40 45 50 55 сдвига до появления уровня 1 на1 1 выходах регистров (число сдвигов равно числу нулей) . Код-основание ш из блока 9 записывается в счетчик 50, С каждым тактом сдвига импульсы с выходной шины 18 поступают на входы вычитания или сложения счетчика 50 в зависимости от того, в какомрегистре (48 или 49) происходит сдвиг. Порядок сдвигов не имеет значения, важен лишь конечный результат, который всегда равен разности числа сдвигов кода-маски ММв начале происходит сдвиг кода Х ,Х , а затем - кода-маски .После поступления сигнала "1" по шине 24 КЫ-триггер 42 устанавливается в единичное состояние и разрешает прохождение тактовых импульсов с шины 18 через элемент 44 на входы элементов 45 и 46. Так как Р-триггер 43 установлен в состояние 0 по входу Б, тактовые импульсы проходят через элемент 46 на С-вход регистра 48 и вход вычитания счетчика 50, т.е.осуществляется сдвиг кода Х ,, Х(шины 33-29) и вычитание "1" из кода- основания ш (вторая группа входов блока 14). Каждым тактовым импульсом производится запись в П-триггер 43 по входу Р состояния на выходе регистра 48. С появлением сигнала "1" на этом выходе Э-триггер 43 перебрасывается в состояние "1", элемент 46 закрывается, а элемент 45 открывается, а тактовые импульсы поступают на С-вход регистра 49 и вход сложения счетчика 50. Таким образом, происходит сдвиг кода ММ(первая группа входов блока 14) и добавление "1" к коду-основанию (вторая группа входов блока 14). С появлением сигнала "1" на выходе регистра 49 перебрасывается в исходное (нулевое) состояние Ы-триггер 42, элемент 44 закрывается и завершается определение окончательного значения выходного кода из кода-основания.При этом значениевыходного кода присутствует на выходах счетчика 50, 171815506225 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Коды ММ, код-основание ш записываются в регистры 48 и 49, счетчик 50 по сигналам управления 22 и 24 соответственно.При выполчении операции сравнения с кодом-единичной маской " 11111" (по сигналу на шине 23) запись кода-маски М,.М в регистр 49 блокируется элементом 47 и вместо записи происходит установка регистра 49 в состояние " 1" по входу Б. Далее операция сравнения выполняется как описано. формула изобретения 1. Аналого-цифровой преобразователь, содержащий первый и второй преобразователи напряжения в частоту, первые входы которых объединены и являются входной шиной, второй вход первого преобразователя напряжения в частоту объединен с тактовыми входами счетчика тактовых импульсов, первыми входами блока управления и блока управления преобразователей напряжения в частоту и соединен с первым выходом генератора тактовых импульсов, первый выход блока управления преобразователей напряжения в частоту соединен с третьим входом первого преобразователя напряжения в частоту, входами сброса счетчика тактовых импульсов, адресного счетчика и регистра, а второй выход - с четвертым входом первого преобразователяонапряжения в частоту, выход которого соединен с вторым входом блока управления, выходы счетчика тактовых импульсов соединены с соответствующими входами первой группы входов блока сравнения кодов, вторая группа входов которого соединена соответственно с первой группой выходов блока постоянной памяти, вторая группа выходов которого соединена соответственно с информационными входами адресного счетчика, выходы которого соединены с адресными входами блока постоянной памяти, первый и второй управляющие входы адресного счетчика соединены соответственно с первым и вторым выходами блока управления, второй вход блока управления преобразователей напряжения в часто. ту является шиной "Запуск", первый и второй информационные входы регистра соединены соответственно с первым и вторым управляющими входамиблока постоянной памяти, третий входблока управления преобразователей напряжения в частоту соединен с третьим выходом блока управления, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в неговведены блок вычисления кодов и третий, четвертый и пятый преобразователи напряжения в частоту, первые входытретьего, четвертого и пятого преобразователей напряжения в частотуобъединены и являются входной шиной,вторые входы второго, третьего, четвертого и пятого преобразователейнапряжения в частоту и тактовый входрегистра объединены и соединены спервым выходом генератора тактовыхимпульсов, третьи входы второго,третьего, четвертого и пятого преобразователей напряжения в частоту, входсброса счетчика тактовых импульсовобъединены с третьим входом первогопреобразователя напряжения в частоту, четвертый вход которого объединен с четвертыми входами второго,третьего и пятого преобразователейнапряжения в частоту : является шиной"Конец преобразования", выход первого преобразователя нагтяжения в частоту соединен с первь;м входом блокавычисления кодов, выходы второго,третьего, четвертого и пятого преобразователей напряжения в частотусоединены соответственно с третьим,четвертым, пятью и шестым входамиблока управления и вторым, третьим,четвертым и пятью входами блока вычисления кодов, шестой, седьмой и восьмой входы которого соединены соответственно с четвертым, пятым и шестым выходами блока управления,седьмой выход которого является шиной"Сбой", седьмой, восьмой и девятыйвходы блока управления соединень соответственно с первым, вторым и третьим выходами регистра, десятый входблока управления объединен с девятым входом блока вычисления кодов исоединен с вторым выходом генераторатактовых импульсов, десятый входблока вычисления кодов объединен свходом сброса счетчика тактовых импульсов, первая и вторая группь входов блока вычисления кодов соединены соответственно с первой, второйгруппами выходов блока постояннойпамяти, выходы блока вычисления ко

Смотреть

Заявка

4318500, 24.08.1987

МОСКОВСКИЙ ИНЖЕНЕРНО-ФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

ЕРОФЕЕВА ЕЛЕНА ГЕННАДЬЕВНА, КЛЕВЦОВ СЕРГЕЙ ВАЛЕНТИНОВИЧ, ФИРСТОВ ЮРИЙ ПЕТРОВИЧ, ЧЕРКОВА МАРИЯ ИВАНОВНА

МПК / Метки

МПК: H03M 1/60

Метки: аналого, цифровой

Опубликовано: 15.03.1990

Код ссылки

<a href="https://patents.su/18-1550622-analogo-cifrovojj-preobrazovatel.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Аналого цифровой преобразователь</a>

Похожие патенты