Цифро-аналоговое вычислительное устройство

(51) М. Кл. 6 061 3/00 йсударственныл комитет Совета Министров СССР по делагл изобретенийи открытий(54) ЦИфРО-АНАЛОГОВОЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО Изобретение относится к устройствам автоматики и вычислительной техники, в частности к системам централизованного контроля и управления или к цифро-аналоговым вычислительным комплексам.Известно цифро-аналоговое множительное устройство, содержащее регистры множимого и множителя, источники тока, пропорциональные весам разрядов сомножителей, и ключи.В этом устройстве выходы регистров множимого и множителя соединены соответственно с вертикальными и горизонтальными шинами матрицы, состоящей из схем совпадения и ключей, а источники тока через ключи, управляемые схемами совпадения, соединены с выходом устройства и через резистор с земляной шиной.Однако при помощи известного устройства невозможно выполнять операции сложения. вычитания, деления и сравнения.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства. Для этого в устройство введены блок управления, дополнительные ключи, усилитель, цифро-управляемые резисторы, схемы ИЛИ, ИЛИ - НЕ, триггеры знака каждого числа, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами блока управления, выходами соединенного с соответствующими входами блоков вывода кода первого и второго чисел и управляющими входамн ключей, через которые соответствующие источники тока соединены с нагрузочным резистором, третий вход блока управления соединен с входной шиной умножения, первым входом схемы ИЛИ - НЕ и вторыми входами схем И первой группы, четвертый вход блока управления соединен с входной шиной деления, вторым входом схемы ИЛИ - НЕ и вторыми входами схем И второй группы, выход схемы ИЛИ - НЕ соединен с соответствующим входом блока вывода кода первого числа, выходы первых схем И первой и второй групп соединены с первыми входами соответствующих схем ИЛИ, вторые входы которых соединены с входной шиной сложения и пятым входом блока управления, выходы схем ИЛИ соединены с первыми разрядными входами соответствующих цифро-управляемых резпсторо, другие разрядны; входы цпфро-управляемых резисторов соединены с выходами схем И соответствующих групп, кроме первых схем И каждой группы, управляющий вход цифро-управляемого резистора, соответствующего первой группе схем И, соединен с выходами ключей, а управля:ощпй вход цифро-управляемого резистора, соответствуюгцего второй группе схем И, соединен с вы- ЗЭ ходпой клеммой устройства и выходом усплп 475634теля, вход которого соединен с выходами цифро-управляемых резисторов.На чертеже приведена схема предлагаемогоустройства.Цифро-аналоговое вычислительное устройство содержит регистр 1 первого числа с триггером 2 знака, регистр 3 второго числа с тригГеэоъ) 4 знякя, блоки 5) и 5, Вь)водя кода, схсмы И 6, - бь ИЛИ 7, и 7, ИЛИ - НЕ 8,блок управления 9, источники тока 10), 10,11, 11, 12, и 12, одной полярности, пропорциональные весам разрядов каждого из регистров, и источники тока 13, и 13, другой полярности, пропорциональные сумме весов разрядов каждого из регистров, ключи 14, и 14резистор 15, усилитель 16, управляемые резистОры 17) и 172Предлагаемое устройство работает следующим образом.Пусть числа, над которыми выполняютсяарифметические операции, записаны в регистрах 1 и 3, а их знаки - в триггерах 2 и 4 соответственно,Если, например, разрешающий потенциална шине сложения 18, то на выходе схемыИЛИ - 1-1 Е 8 единичный потенциал, который разрешает работу блока 5, вывода кода.При этом на выходах блоков 5, и 5 выводакодов, управляемых соответствующими шинами управления вывода прямых и обратных кодов блока управления 9, прямые коды в случае продолжительных чисел или обратные коды в случае отрицательных чисел в регистрах1 и 3, которые включают соответствующие источники тока 10 11, и 12) и 10, 11 ь 12 одной полярности, При этом, если числа в регистрах 1 или 3 отрицательные, то на соответствующих выходных шинах блока управления9 будут сигналы, которые включат соответствующие источники тока 13, и 13 другой полярности. Падение напряжения от включенных источников тока на резисторе 15 поступает на вход усилителя 16, коэффициент передачи которого равен 1, так как только навыходах схем ИЛИ 7, и 7 единичные сигналы. В результате на выходе устройства образуется напряжение соответствующего знака,которое пропорционально сумме или разностидвух чисел.В случае, если, например, разрешающийпотенциал на шине умножения 19, то на выходе схемы ИЛИ - НЕ 8 нулевой потенциал, который запрещает работу блока 5, вывода кода. При этом на выходе блока 5 вывода кода, управляемого в зависимости от знаков чисел в регистрах 1 и 3 шинами управления вывода прямого и обратного кода блокауправления 9, прямой код в случае, если обачисла положительные или оба числа отрицательные, или обратный код и случае, если одно число положительное, а другое отрица 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 тельное, который включит соответствующие источники тока 10, 11, и 12 одной полярности. В случае, если одно число положительное, я другое отрицательное в регистрах 1 и 3, то на соответствующей выходной шине блока управления 9 будет сигнал, который включит источник тока 13, другой полярности.Падение напряжения от включенных источников тока на резисторе 15 поступает на вход усилителя 16, коэффициент передачи которого равен отношению постоянного обратного сопротивления резистора 17, к переменному входному сопротивлению резистора 17), управляемого выходами схем И 6, и ИЛИ 7 так как на одни выходы схем И 6, и 6, поступает сигнал разрешения выполнения операции умножения, а на другие - выходы разрядов регистра 1. В результате на выходе устройства образуется напряжение соответствующего знака, которое пропорционально произведению двух чисел.Если, например, разрешающий потенциал на шине деления 20 и в регистре 1 - делитель, а в регистре 3 - делимое, то на выходе схемы ИЛИ - НЕ 8 нулевой потенциал, который запрещает работу блока 5, вывода кода, При этом на выходе блока 5, вывода кода, управляемого в зависимости от знаков чисел в регистрах 1 и 3 шинами управления вывода прямого и обратного кода блока управления 9, прямой код в случае, если оба числа положительные или оба числа отрицательные, или обратный код в случае, если одно число положительное, а другое отрицательное, который включает соответствующие источники тока 10 11, и 12 одной полярности, В случае, если одно число положительное, а другое отрицательное в регистрах 1 и 3, то на соответствующей выходной шине блока управления 9 будет сигнал, который включит источник тока 13 другой полярности. Г 1 адение напряжения от включенных источников тока на резисторе 15 поступает на вход усилителя 16, коэффициент передачи которого равен отношению переменного обратного сопротивления резистора 17) к постоянному входному сопротивлению резистора 17),Г 1 еременный обратный резистор 17 управляется выходами схем И 6 и ИЛИ 7, так как на одни входы схем И 6 и 6, поступает сигнал разрешения выполнения операции деления, а на другие - выходы разрядов регистра 1. В результате на выходе устройства образуется напряжение соответствующего знака, которое пропорционально делимому двух чисел,В случае операции сравнения необходимы числа в регистрах 1 и 3 с разными знаками и разрешающий потенциала шине сложения 18. Большее из чисел определяет знак напряжения на выходе.Формула, характеризующая работу цифроаналогового вычислительного устройства, следующаяЬе С2"-т=1вых -Не С"2" -1 . т:1Я Д 1х Д + С,. 2" - :с 1 С,т,2"и=1 ,и=1где О - напряжение на выходе устройства;1 о - ток, пропорциональный весумладшего разряда регистра;Ь, - сопротивление резистора нагрузкиисточников тока;т - количество разрядов первого регистра;и - количество разрядов второго регистра;С, - равно 1 и 0 для разряда, находящегося в состоянии 1 и О соответственно;а - коэффициент, равный единицепри сложении и нулю при умножении и делении;6 - коэффициент, равный единицепри сложении и делении и нулю при умножении;Й - коэффициент, равный единицепри сложении и умножении и нулю при делении;с - коэффициент, равный единицепри умножении и нулю при сложении и делении;е - коэффициент, равный единицепри делении и нулю при сложении и умножении.Пусть, например, необходимо выполнить арифметические операции сложение, умножение и деление над трехразрядными двоичными числами 1-010 и - 110, записанными в регистрах 1 и 3 соответственно, если величины токов источников 10, 11, 12 отрицательной полярности и равны в соответствии с кодом 1, 2, 4 условньв единицам, а величина тока источнка 13 положительной полярности и равна 7 условным единицам.Если разрешающий потенциал на шине сложения 18, то на выходе схемы ИЛИ - НЕ 8 единичный потенциал, а на выходах блоков 5, и 5, вывода кода, управляемых соответствующими шинами управления вывода прямого и обратного кодов блока управления 9, коды 010 и 001, которые включат источники тока 11, и 102 отрицательной полярности. При этом на соответствующей выходной шине блока управления 9 будет сигнал, который включит источник тока 13 положительной полярности, так как число в регистре 3 отрицательное. Падение напряжения от включенных источников тока 11 ь 102 и 13, на резисторе 15 поступает на вход усилителя 16,- ( - 1)+71 2 = - 12. 50 Цифро-аналоговое вычислительное устройство, содержащее регистры первого и второго чисел, разрядные шины каждого из которых через соответствующие блоки вывода кода соединены с первыми входами соответствующих каждому числу групп ключей, вторые входы каждого пз которых соединены с соответствующим каждоу ключу источником тока, выходы ключей обеих групп соединены с одним из выводов нагрузочного резистора, другой вывод которого соединен с шиной нулевого потенциала, разрядные шины первого числа соединены с первыми входами схем 5560 65 10 15 20 25 30 35 40 45 коэффициент передачи которого равен 1. В результате на выходе устройства образуется напряжение, равное- 4 условным единицам:- ( - 2) + ( - 1) + 71:= - 4. В случае, если разрешающий потенциал на шине умножения 19, то на выходе схемы ИЛИ - НЕ 8 нулевой потенциал, который запрещает работу блока 5, вывода кода. При этом на выходе блока 5. вывода кода, управляемого шиной управления вывода обратного кода блока управления 9, код 001, которьш включит источник тока 102 отрицательной полярности. Так как числа в регистрах 1 и 3 разнополярные, то на соответствующей выходной шине блока управления 9 будет сигнал, который включит источник тока 13 положительной полярности. Падение напряжения от включенных источников тока 10, и 13 на резисторе 15 поступает на вход усилителя 16, коэффициент передачи которого раьен 2. В результате на выходе устройства образуется напряжение, равное- 12 условным единицам: Если разрешающий потенциал на шине деления 20, то на выходе схемы ИЛИ - НЕ 8 нулевой потенциал, который запрещает работу блока 5, вывода кода. Прп этом на выходе блока 5, вывода кода, управляемого шиной управления вывода обратного кода блока управления 9, будет код 001, который включит источник тока 10, отрицательной поляркости. Так как числа в регистрах 1 и 3 разнополярные, то на соответствующей выходной шине блока управления 9 будет сигнал, который включит источник тока 13 положительной полярности, Падение напряжения от включенных источников тока 10 и 13 на резисторе 15 поступает на вход усилителя 16,1 коэффициент передачи которого равен В результате на выходе устройства образуется напряжение, равное- 3 условным единицам:- ( - 1) + 71: - = - 3.1 2 П р ед м е т изобретения475634 19 7 д га ЦНИИПИ Заказ 2261/12 Изл.1553 Тираж 679 Подписное Типографии, пр. Сапунова, 2 И двух групп, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, в него введены блок управления, дополнительные ключи, усилитель, цифро-управляемые резисторы, схемы ИЛИ, ИЛИ - НЕ, триггеры знака каждого числа, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами блока управления, выходами соединенного с соответствующими входами блоков вывода кода первого и второго чисел и управляющими входами ключей, через которые соответствующие источники тока соединены с нагрузочным резистором, третий вход блока управления соединен с входной шиной умножения, первым входом схемы ИЛИ - НЕ и вторыми входами схем И первой группы, четвертый вход блока управления соединен с входной шиной деления, вторым входом схемы ИЛИ - НЕ и вторыми входами схем И второй группы, выход схемы ИЛИ - НЕ сосдинен с соответствующим входом блока вывода кода первого числа, выходы первых схем И первой и второй групп соединены с первыми входами соответствующих схем ИЛИ, вторые входы которых соединены с входной шиной сложения и пятым входом блока управления, выходы схем ИЛИ соединены с первыми разрядными входами соответствующих цифро-управляемых резисторов, другие 10 разрядные входы цифро-управляемых резисторов соединены с выходами схем И соответствующих групп, кроме первых схем И каждой группы, управляющий вход цифро-управляемого резистора, соответствующего пергой группе схем И, соединен с выходами ключей, а управляющий вход цифро-управляемого резистора, соответствующего второй группе схем И, соединен с выходной клеммой устройства и выходом усилителя, вход 20 которого соединен с выходами цифро-управляемых резисторов.