Устройство управления преобразователем аналог-код с поразрядным уравновешиванием

(и) 5629 7 Союз Советских Соцналнстнческил РеспубликОП ИСАНИ ЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ с. к3 К 13/17(51) М Кл з рисоединением заявки -23) Приоритет -43) Опубликовано 25.06,(7, Бюлле сударственныи комитет вета Мнннстров СССР нь в 2 3) УДК 681 ЗР(54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ АНАЛОГ - КОД ПОРАЗРЯДНЫМ УРАВНОВЕШИВАНИЕМ2 триггерныи реп я кода 11,Известное устройство обладает сложной схемой, что снижает его надежность.Известно также устройство управления преобразователем аналог в к с поразрядным взвешиванием, каждый разряд которого содержит один триггер и элементы И и И - ИЛИ на единичных и нулевых входах соответственно. Требуемый алгоритм работы достигается за счет соответствующей организации связей между разрядами. Это устройство по сравнению с другими аналогичными содержит наименьшее количество элементов на разряд 2.Его недостатком является нарастание количества связей от младших разрядов к старшим, что затрудняет построение многоразрядных (с количеством разрядов свыше 8) преобразователей и уменьшает их надежность. Это обусловлено принципом построения схемы управления в известном устройстве в виде многоустойчивого триггера с импульсно-комбинационным распределительным устройством тактов и сигналов кода по входам разрядов; в каждом разряде имеется лишь один триггер памяти.Целью изобретения является упрощение устройства, т. е. уменьшение количества связей как в разряде, так и между разрядами. Изобретение относится к области цифровой вычислительной техники и дискретной автоматики и может быть использовано, в частности, в преобразователях аналоговых сигналов в цифровой код.5При разработке устройств управления аналого-цифровыми преобразователями в виде отдельных гибридных микросхем повышенной степени интеграции важно при выборе схемы учитывать наряду с количеством ло гических элементов устройства количество связей между логическими элементами. как внутри разрядов, так и между разрядами.Количество связей в совокупности с минимальным количеством элементов в конечном итоге определяет размеры подложки микросхемы, ее надежность, процент выхода годных микросхем и их стоимость.Одним из условий применимости А-разрядной микросхемы в п-разрядном устройстве 20 управления (Й(п) является универсальность схемы Й-разрядной микросхемы, т. е. возможность применения ее как в старших, так и в младших разрядах устройства управления без каких-либо изменений структуры связей между отдельными разрядами.Известно устройство управления преобразователем аналог в к с поразрядным уравновешиванием, содержащее распределительное устройство (распределитель импульсов), ЗО ктр и регистр формированп501520 Поставленная цель достигается тем, что в устройстве управления преобразователем аналог в к с поразрядным уравновешиванием, содержащем триггер запуска, формирователь задержанных импульсов, элементы И, И - НЕ, схему стробирования выходного сигнала элемента сравнения, регистр, каж. дый разряд которого содержит управляющий элемент И - НЕ и два триггера, состоящие из сдного элемента И - ИЛИ - НЕ с входами триггерной связи и установки, элемента И - НЕ для первого триггера и элемента НЕ для второго триггера, шину тактирующих импульсов и шину начальной установки, выход управляющего элемента И - НЕ в каждом разряде регистра соединен со входом триггерной связи элемента И - ИЛИ - НЕ первого триггера и с первым входом установки элемента И - ИЛИ - НЕ второго триггера, выход элемента И - ИЛИ - НЕ второго триггера соединен с первым входом управляющего элемента И - НЕ своего разряда и первым входом установки элемента И - ИЛИ - НЕ первого триггера предыдущего (старшего) разряда, второй вход управляющего элемента И - НЕ соединен с выхо дом элемента НЕ второго триггера предыдущего (старшего) разряда, третий вход уп. равляющего элемента И - НЕ соединен с шиной тактирующих импульсов, второй вход установки элемента И - ИЛИ - НЕ второго триггера соединен с выходом элемента И - ИЛИ - НЕ первого триггера, второй вход установки элемента И - ИЛИ - НЕ первого триггера соединен с выходом схемы строби. рования выходного сигнала элемента сравнения.На фиг. 1 приведена структурная схема преобразователя аналог в к с поразрядным уравновешиванием; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу преобразо. вателя.Преобразователь аналог - код содержит элемент 1 сравнения, преобразователь 2 код - аналог, шину 3,подачи входного аналогового ;игнала, устройство управления, состоящее из и-разрядного регистра, каждый разряд 4, 5, б которого содержит первый и второй григгер и управляющий элемент (элементы- 11, 12 - 1 б, 17 - 21 соответеввенно), триггера 22 запуска, элемента И 28, формирователя 24 задержанных импульсов, инвертора 25, :хемы 26 стробирования выходного сигнала элемента сравнения 1, элемента И - НЕ 27, шины 28 подачи импульса начальной установки Запуск, входного зажима 29 генератора тактовых импульсов и выходного зажима 30 сигнала Конец измерения. Разряд 4 соответствует старшему и-му аэркду,регистра, разряд 5 - (и - 1)-му, а разряд б - 1-му младшему разряду регистра.Первый триггер каждого из разрядов 4 - 6 состоит из одного элемента И - ИЛИ - НЕ 8, 13, 18 с двумя вентилями И - вентилем 25 30 35 40 45 50 55 60 65 триггерной связи и вентилем установки, и одного элемента И - НЕ 7, 12, 17.Второй триггер каждого из разрядов состоит из одного элемента И - ИЛИ - НЕ 10, 15, 20, аналогичного элементу И - ИЛИ - НЕ первого триггера, и одного элемента НЕ 9, 14, 19,Выход управляющего элемента И - НЕ 11, 16, 21 в каждом разряде соединен соот. ветственно со входом триггерной связи элемента И в ИЛИ в, 8, 13, 18 первого триггера и первым входом установки элементы И в ИЛИ в 10, 15, 20 второго триггера, выход элемента И - ,ИЛИ - НЕ 10, 15, 20 второго триггера соединен с первым входом уп. равляющсго элемента 11, 16, 21 своего разряда и с первым входом установки элементы И - ИЛИ - НЕ 8, 13 первого триггера предыдущего (старшего) разряда, второй вход уп. равляющего элемента 16, 21 соединен с выходом элемента НЕ 9, 14 второго триггеры предыдущего (старшего) разряда, третий вход управляющего элемента 16, 21 соединен с шиной тактирующих импульсов, поступающих с выхода инвертора 25, который по входу соединен с выходом формирователя 24 задержанных импульсов; второй вход вентиля установки элемента И в ИЛИ в 10, 15, 20 второго триггера соединен с выходом элемента И в ИЛИ в 8, 13, 18 первого триггеры своего разряда, второй вход установки элемента И в ИЛИ в 8, 13, 18 первого триггера соединен с выходом схемы 26 стробирсвания выходного сигнала элемента сравне" ния 1. С нулевым входом триггера 22 запуска соединен выход элемента И - НЕ 27, первый вход которого соединяется с выходом инвертора 25, а второй вход - с выходом элемента НЕ 19 второго триггера первого (младшего) разряда; единичный выход триггера запуска 22 соединяется с первым входом элемента И 23, а на второй вход этого элемента поступает сигнал через зажим 29 от генератора тактовых импульсов, выход элемента И 23 соединяется со входом формирователя 24 задержанных импульсов и с пер. вым входом схемы 26 стробирования выходного сигнала элемента 1 сравнения, поступающего на третий вход схемы 26. Нулевой выход триггера 22 запуска поступает на зажим 30 Конец измерения, а на единичный вход этого триггера поступает сигнал Запуск по шине 28.Для обеспечения необходимого алгоритма работы вход элемента И - НЕ 7, 12, 17 первого триггера и вход триггерной связи элемента И в ИЛИ в 10, 15, 20 второго триг. гера соединены с шиной 28 подачи импульса начальной установки Запуск.Преобразователь и устройство управления работают следующим образом.Импульс Запуск по шине 28 (фиг. 1) устанавливает триггер запуска 22 в состояние , а триггеры на элементах 7, 8; 9, 10;12, 13; 14, 15; 17, 18; 19, 20 в состояние 0, 5629171 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 соответствующее наличию 1 на выходах элементов 7, 10, 12, 15, 17, 20.Под действием разрешающего сигнала с триггера запуска 22 элемент 23 И начичает пропускать на формирователь 24 задержанных импульсов и на вход схемы 26 стробирозания тактовые импульсы, поступающие на зажим 29 от генератора тактовых импульсов. С выхода формирователя 24 задержанные на время 1, (фиг. 2) импульсы инвертируются инвертором 25 и поступают на входы тактирующих импульсов управляющих эле-ментов И - НЕ 11, 16, 21 разрядов регистра и на второй вход схемы стробирования 26. На третий вход схемы стробирования 26 подается сигнал с выхода элемента 1 сравне:я.В момент времени 1(фиг. 2) первый так. тирующий импульс с выхода инвертора 25 поступает на входы управляющих элементов 11, 16, 21. Так как входы всех управляющих элементов, кроме элемента 11, блокированы сигналами с предыдущих разрядоз, то по первому тактирующему импульсу переключается только управляющий элемент 11 гг-го (старшего) разряда регистра и вызывает переброс триггера на элементах 7, 8 з состояние, соответствующее 1 на выходе элемен. та 8.Переключения триггера на элементах 9, 10 не происходит, так как О с выхода элемента 11 поступает на вход элемента 10 раньше, чем на второй вход этого элемента при. ходит 1 с выхода элемента 8.Сигналы с выходов элементов 7 и 8 поступают на преобразователь 2 код в анал и коммутируют через разрядный ключ, соответствующий данному разряду, эталонный сигнал, который поступает на вход элемента сравнения 1; на шину 3 элемента сравнения 1 поступает входной аналоговый сигнал. Если входной аалоговьй сигнал больше эталонного сигнала, то на выходе. схемы сравнения у"танавливается О, если входной аналоговый сипнал меньше эталонного сигнала - 1.После окончания первого тактирующегзимпульса в момент времени 1 (фиг. 2) управляющий элемент 11 переходит в состояние 1 и вызывает переключение триггера на элементах 9, 10 в состояние, соответ" твующее 0 на выходе элемечта 10, блокируя тем самым срабатывание управляющего элемента 11 при поступлении следующих тактовых импульсов. Одновременно 1 на выходе элемента 9 разрешает работу упразляощвго элемента 16 (гг - 1)-го разряда регистра по слсдующему тактовому импульсу.К моменту времени 1 з на выходе элемента1 сравнения устанавливается сигнал соответствия между входным аналоговым ц эталонным сигналами. При О на выходе элемента 1 сравнения на выходе семы стробирования 26 тоже будет О и выодной сигнал схемы стробирования 26 не вызывает переключения триггера ца элементах 7, 8. Это состояние триггера сохраняется до начала следующегоцикла преобразования. Е лц на выходе элемента 1 сравнения , то на выходе схемы стробирования 26 появляется 1 (на фиг. 2 показано пунктиром), которая, поступая на вход элемента 8 совместно с 1 с выхода элемента 15, сбрасывает триггер на элементах 7, 8 в исходное с: стсянце (на фиг, 2 - пунктир) .При поступлении второго тактирующего опу:ьса с выхода цнвертора 25 на входы управляющих элементов (время 4 на фиг. 2) срабатывает элемент 16, так как только о: оказывается подготовленным к приему импульсов. Срабатывание управляющего элемента 16 вызывает переключение триггера на элементах 12, 13 в состояние, соответствующее 1 на выходе элемента 13. На выходе преобразователя 2 код - аналог устанавливается новое значение эталонного сигнала, поступающего на вход элемента сравнения 1.По окончании второго тактирующего импульса (1; на фиг. 2) переключается триггер ца элементах 14, 15. На выходе элемента 14 устанавливается , разрешающая по третьему тактовому импульсу срабатывание (гг - 2) -го разряда, а на выходе элемента 15 устанавливается О, который блокирует работу управляющего элемента своего разряда, а также запрещает сброс т)риггера на элементах 7, 8 ст последующих импульсов с выхода схемы стробирования 26.В дальнейшем работа данного разряда и всех последуюших аналогична.По л-му тактирующему импульсу срабатывает младший разряд регистра (16, 17, 1 з на фцг. 2), вьходной сигнал элемента 19 подготавливает к срабатыванию триггер 22 запуска. С приходом (гг+ 1) -го тактирук)щего импульса (19 на фцг. 2) срабатывает элемент И - НЕ 27 и сбрасывает т)риггер 22 запуска, при этом на зажиме 30 Конец цзмеренця формируется 1, свидетельствующая о конце цикла преобразования, элемент И 23 оказывается блокированным и тактовые импульсы с зажима 29 от генератора тактовых импульсов на формрователь не поступают. Сформированный на выходах разрядов регистра код хранится до начала нового цикла. Таким образом, устройство управления имеет однотипные схемы для всех разрядов регистра, причем количество связей между разрядами постоянчо ц равно двум, а количество связей с у етом служебных сигналов внутри разряда разно 12 ц це меняется от разряда к разряду, что упрощает реалззццк) разряда илц группы разрядов в виде одной микросхемы ц делает эту микросему универсальной для построения многоразрядных схем управления преобразователямц аналог - кодпоразрядного уразнозешиваня. Формула .зобретец.я55 Устройство управления преобразователеманалог - код с поразрядным уравновешива нием, содержащее триггер запуска, формирователь задержанных импульсов, элементы И., И - НЕ, схему стробирования выходного сигнала элемента сравнения, регистр, каждый разряд которого содержит управляющий элемент И - НЕ и два триггера, состоящие из одного элемента И - ИЛИ - НЕ с входами триггерной связи и установки, элемента И - НЕ для первого триггера и элемента НЕ для второго триггера, шину тактирующих импульсов и шину начальной установки, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства, выход управляющего элемента И - НЕ в каждом разряде регистра соединен со входом триггерной связи элемента И - ИЛИ - НЕ первого триггера и с первым входом установки элемента И - ИЛИ - Нвторого триггера, выход элемента И - ИЛИ - НЕ второго триггера соединен с первым входом управляющего элемента И - НЕ своего разряда и с первым входом установки элемента И в ИЛИ в первого триггера предыдущего (старшего) разряда, второй вход управляющего элемента И - НЕ соединен с выходом элемента НЕ второго триггера предыдущего (старшего) разряда, третий вход управляющего элемента И - НЕ соединен с шиной тактирующих импульсов, второй вход установки элемента И - ИЛИ - НЕ второго триггера соединен с выходом элемента 10 И - ИЛИ - НЕ первого триггера, второй входустановки элемента И - ИЛИ - НЕ первого триггера соединен с выходом схемы стробирования выходного сигнала элемента сравнения.15Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Экспресс-информация, сер. Приборыи элементы автоматики и вычислительной20 техники, 1973, М 35, с. 12,2. Авторское свидетельство СССР310267, кл, Н 03 К 13/17, 26.07.71.562917 оставптель Д. Голубови скред И. Карандашова тор О. Стенииа Тираж 1080 Совета Министров открытий наб., д. 4/5одписное и, Харьк. фил. гред, Патент Л 39 го Заказ 535/1411ЦНИИПИ Изд. И 80 осударственного комитета ио делам изобретений Москва, Ж, Раушская