Аналого-цифровое множительное устройство

ТЕН И ВТОР СКО СВИДЕТЕЛЬ С(51) М Кл з 6 06 С 7/16 1,10.78 (21) 2694210/18-2 2) Заявлен г с присоединение (23) Приоритет аявкт Государственный кемите СССРелам изобре 1 ений(53) У 81.335 088,8) открытн 45) Дата опубликова описания 28.10.8 нко и Т, А. Курдюкова 2) Авторы ызобр етени В. явятел(54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЕ МНОЖИТЕЛЪНУСТРОЙСТВО Изобретение относится к электрическим вычислительным устройствам и может быть использовано в вычислительных машинах.Известно множительное устройство, содержащее интеграторы, элементы И, нуль- органы, триггеры, генератор импульсов иблок задержии 111.Это устройство является одноквадратным множительным устройством.Из известных устройств аналогичного о назначения наиболее близким,к изобретению является аналого-цифровое множительное устройство, содержащее интегратор, выход которого соединен со входом нуль-органа, первый вход интегратора подключен к одному выводу источника эталонного напряжения, второй и третий входы интегратора, присоединены к выходам соответственно первого и второго источников напряжений-сомножителей, четвертый вход ин тегратора соединен со вторым выводом источника эталонного напряжения, первый, второй, третий и четвертый управляющие входы интегратора через соответствующие ключевые элементы подключены к шине ну левого потенциала, выход нуль-органа через блок коррекции дрейфа соединен с дополнительным входом интегратора, выход нуль-органа присоединен к первому входу первого элемента И - НЕ, второй вход ко торого соединен со вторым входом второго элемента И - НЕ; третий элемент И - НЕ, генератор эталонной частоты, блок управления, реверсивный счетчик и блок задержки.Недостатком этого устройства является то, что оно работает с входными напряженияльи-сомножителями одного знака, т, е в одном квадрате перемножаемых переменных.Целью изобретения является расширение диапазона входных напряжений-сомножителей, т. е. возможность работы с напряжнпями-сомножителями любого знака.Предложенное устройство отличается от известного тем, что в него введены инвертирующие элементы, триггеры, дополнительные элементы И - НЕ и выходной счетчик. Выход нуль-органа через первый инвертируюгций элемент соединен с первым входом первого дополнительного элемента И - НЕ, второй вход, которого подключен к выходу нуль-органа. Выход первого дополнительного элемента И - НЕ присоединен к первому входу гервого триггера, а через второй инвертирующий элемент подключен к первому входу второго триггера, выход которого соединен с управляющим входом выходного счетчика. Выход первого триггера присоединен к первым входам второго и третьего40 45 50 55 60 дополнительных элементов И - НЕ, Выход первого элемента И - НЕ соединен с первым входом второго элемента И - НЕ, выход которого подключен к управляющему входу первого ключевого элемента и входу третьего триггера, выход которого присоединен ко второму входу третьего дополнительного элемента И - НЕ, выход, которого является выходом устройства. Выходчетвертого триггера соединен со вторыми входами первого элемента И - НЕ и второго дополнительното элемента И - НЕ, выход которого подключен ко второму входу второго триггера, Первый и второй входы первого дополнительного элемента И - НЕ соединены соответственно с первым и вторым входами четвертого триггера. Выход пятого триггера подключен к управляющему входу второго ключевого элемента. Выходы реверсивного счетчика присоединены ко входам четвертого дополнительного элемента И - НЕ, выход которого соединен с третьими входами четвертого, пятого и шестого триггеров Выход шестого триггера подключен к блокирующему входу реверсивного счетчика, Первый выход седьмого триггера присоединен ко входу Счет вперед реверсивного счетчика и первому входу пятого дополнительного элемента И - НЕ. Второй выход седьмого триггера подключен ко входу Счет назад реверсивного счетчика, счетный вход которого соединен со счетным входом выходного счетчика и первым выходом генератора эталонной частоты, второй выход которого подключен к счетному входу блока управления, первый выход которого присоединен, к управляющему входу третьего ключевого элемента: Второй выход блока управления подключен к первому входу третьего элемента И - НЕ и первым входам шестого и седьмого триггеров, Второй вход третьего элемента И - НЕ соединен с вхолом установки в исхолное состояние устройства. Выход третьего элемента И - НЕ присоединен к входам установки в исходное состояние всех триггеров, блока управления, реверсивного и выходного счетчиков. Третий выход блока управления подключен ко второму входу пятого дополнительного элемента И - ,НЕ, выход которого соединен со вторым входом пятото триггера, а через блок задержки - со вторым входом седьмого триггера. Четвертый и пятый выходы блока управления присоединены соответственно к четвертому входу четвертого триггера и управляющему входу блока коррекции дрейфа. Выход первого элемента И - НЕ подключен к управляющему входу четвертого ключевого элемента. Выход первого дополнительного элемента И - НЕ сое- динен с третьим входоЛ пятого дополнительного элемента И - НЕ.Функциональная схема предложенного аналого-цифрового множительного устройОно содержит интегратор 1, нуль-орган 2, первый и второй элементы И - НЕ 3 и 4, источник эталонного напряжения 5, первый и второй источники напряжений - сомножителей б и 7, первый, второй, третяй и четвертый ключевые элементы 8, 9, 10 и 11, третий элемент И - НЕ 12, генератор эталонной частоты 13, блок управления 14, ре версивный счетчик 15, первый и второй инвертирующие элементы 1 б и 17, первый, второй, третий, четвертый и пятый дополнительные элементы И - НЕ 18, 19, 20, 21, 22, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой триггеры 23, 24, 25, 2 б,27, 28 и 29, выходной счетчик 30, блок задержка 31, блок коррекции дрейфа 32, входустановки в исходное состояние ЗЗ и выход34 устройства и шину нулевого потенциала 35. Устройство работает следующим образом,Импульсом, поступающим оо входа установки в исходное состояние, все триггеры 23 - 29, счетчики 15 и 30 и блок управления 14 устанавливаются в исходное состояние. На первом шаге блока управления 14 в момент времени 1, единичным импульсом с его первого выхода размыкается ключевой элемент 10 и на второй вход интегратора 1 поступает сигнал от первого источ ника напряжения-сомножителя б. Остальные ключевые элеиенты 8, 9 и 11 в это время замкнуты. В результате на выходе интегратора 1 формируется напряжение.- постоянная интегрирования;- напряжение первого источника напряжения-сомножителя б;- моменты времени от начала до конца интегрирования. В момент времени 1, при переходе блока управления 14 с первого на второй шаг импульсом со второго выхода блока управления 14 триггеры 28 и 29 перебрасываются в нулевое состояние. Логическая 1 синверсного выхода седьмого триггера 29 поступает на,вход Счет вперед, а Логический 0 на вход Счет назад счетчика 15. С инверсйого выхода триггера 28 на блокирующий вход счетчика 15 поступает сигнал разрешения счета в момент времени 1. Счетчик 15 начинает заполняться импульсами, поступающими от генератора эталонной частоты 13;Импульс с четвертого выхода блока управления 14 устанавливает триггер 2 б в единичное состояние, с выхода которого 1 поступает на входы элементов 33 и 34, которые осуществляют выбор полярности ком 769557лонного напряжения 5 для напряжений- сомножителей,В зависимости,от полярности выходного сигнала нуль-органа 2 размыкается ключевой элемент 11 или 8 и на интегратор 1 поступает положительное или отрицательное напряжение от источника эталонного напряжения 5.На выходе интегратора 1 формируется лйнейно - изменяющийся компенсирующий сигнал в полярности, противоположной сигналу, определяемому выражениемзС 1., =-,и,.а (2)2 где У, - напряжение источника эталонного напряжения 5; 1 з - момент компенсации выходного напряжения . интегратора 1. Из условия компенсации следует(3) В момент очистки 14 счетчика 15 срабатывает четвертый дополнительный элемент И - НЕ 21, и на его выходе формируется О, который устанавливает триггер 27 в единоличное состояние. В результате с помощью ключевото элемента 9 отключается второй источник напряжения-сомножителя 7, Устанавливается в нулевое состояние триггер 25, с инверсного выхода которого поступает разрешение на элементы И - НЕ 3 и 4 на выбор полярности компенсирующего эталонного напряжения, Устанавливается в единичное состояние триггер 28 с инверсного выхода которого О поступает на блокирующий вход счетчика 15,С учетом выражений (2) и (3) можно найти, что длительность шага блока управления 14 должна быть равна постоянной интегрирования.В момент компенсации на выходе нуль- органа 2 формируется сигнал, который в зависимости от полярности проходит непосредственно на элемент И - НЕ 18 или через элемент 1 б, и с его выхода через элемент И - НЕ 22 и блок задержки 31 переводит триггер 29 в единичное состояние. На вход счетчика 15 Счет назад поступает 1, на вход Счет вперед О. Счетчик 15 начинает очищаться импульсами, поступающими на его счетный вход с генератора эталонной частоты 13. Этот же выходной сигнал нуль-органа 2 устанавливает триггер 27 в нулевое состояние, и его выходной сигнал размыкает ключевой элемент 9, Сигнал со второго источника напряжения-сомножителя 7 поступает на интегратор 1 и интегрируется в течение промежутка времени, за который происходит очистка счетчика 15.За время очистки счетчика 15 выходнойсигнал интегратора 1 равен(4) 5 где К -коэффициент пропорциональности;величина напряжения второго источника напряжения-сомножителя 7. Уу -В момент г 4 в зависимости от полярностисигнала на выходе нуль-органа 2 на вход интегратора 1 через элементы И - НЕ 3 и 15 4 с помощью ключевых. элементов 8 и 11подключаются один или второй выводы источника эталонного напряжения 5, котороеинтегрируется до равенства нулю выходного напряжения интегратора 1. В этот мо мент 1.- на выходе нуль-органа 2 формируется сигнал, который устанавливает триггер 2 б в единичное состояние, и О с инверсного выхода триггера 2 б блокирует входы элементов И - НЕ 3 и 4.25 Длительность промежутка времени, в течение которого компенсируется сигнал источника напряжения-сомножителя 7, равна 1 иэ= К ТИХ,30 Таким образом длительность этого промежутка времени пропорциональна произведению двух входных напряжений-сомножителей.35 Этот временный интервал выделяетсятриггером 24, инвертирующим элементом 17 и дополнительным элементом И - НЕ 19.С инверсного выхода триггера 24 на продолжительность этого временного интерва ла на блокирующий вход выходного счетчика 30 поступает сигнал разрешения счета. Количество импульсов, поступающих от генератора эталонной частоты 13, пропо 1.цпонально произведению двух напряже ний-сомножителей, Знак произведенияформируется триггером 25 и дополнительным элементом И - НЕ 20. При поступлении сигнала с выхода нуль-органа 2 устанавливается в положение 1 триггер 23, 50 сигнал с которого поступает на элемент И -НЕ 20. На другой вход этого элемента сигналы поступают с прямого выхода триггера 25. При умножении напряжений одинаковой полярности за один цикл умножения на 55 счетный вход триггера 25 приходят два импульса, поэтому к моменту компенсации на прямом выходе триггера 25 присутствует О, а на выходе элемента И - НЕ 20 1, которая соответствует положительному зна ку произведения При умножении напряжений разной полярности за один цикл умножения на счетный вход триггера 25 приходит один импульс, поэтому на прямом выходе триггера 25 присутствует 1, а на выходе элемента И - НЕ 20 О, который со60 ответствует отрицательному знаку произведения,После завершения цикла умножения блок управления 14 выдает сигнал на включение блока коррекции дрейфа 32, благодаря чему компенсируются нестабильности интегратора 1 и нуль-органа 2.Таким образом, предложенное устройство можно использовать в качестве четырехквадратногб множительноГо устройства, что означает расширение диапазона величин перемыкаемых напряжений. Формула изобретения Аналого-цифровое множительное устройство, содержащее интегратор, выход которого соединен со входом нуль-органа, первый вход интегратора подключен к одному выводу источника эталонного напряжения, второй и третий входы интегратора присоединены к выходам соответственно первого и второго источников напряжений-сомножителей, четвертый вход интегратора сое динен со вторым выводом источника эталонного напряжения, первый, второй, третий и четвертый управляющие входы интегратора через соответствующие ключевые элементы подключены к шине нулевого потенциала, выход нуль-органа через блок кор рекции дрейфа соединен с дополнительным входом интегратора, выход нуль-органа присоединен к первому входу первого элемента И - НЕ, второй вход иоторого соединен со вторым входом второго элемента И - НЕ, третий элемент И - НЕ, генератор эталонной частоты, блок управления, реверсивный счетчик и блок задержки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширевия диапазона входных напряжений-сомножителей, в него введены инвертирующие элементы, триггеры, дополнительные элементы И - НЕ и выходной счетчик, причем выход нульортана через первый инвертирующий элемент соединен с первым входом первого дополнительного элемента И - НЕ, второй вход которого подключен к выходу нуль органа, выход первого дополнительного элемента И - НЕ присоединен к первому входу первого триггера, а через второй инвертирующий элемент подключен к первому входу второго триггера, выход которопо соеди нен с управляющим входом выходного счетчика, выход первого триггера присоединен к первым входам второго и третьего дополнительных элементов И - НЕ, выход первого элемента И - НЕ соединен с первым вхо дом второго элемента И - НЕ, выход которого подключен к управляющему входу первого ключевого элемента и входу третьего триггера, выход которого присоединен ко второму входу третьего дополнительного элемента И - НЕ, выход которого является 5 1015 20 25 Зо 35 40 45 50 55выходом устройства, выход четвертого триггера соединен со вторыми входами первого элемента И - НЕ и второго дополнительно го элемента И - НЕ, выход которого подключен ко второму входу второго триггера, первый и второй вхады первого дополнительного элемента И - НЕ соединены соответственно с первым и вторым входами че твертого триггера, выход пятого триггера подключен к управляющему входу второго ключевого элемента, выходы реверсивного счетчика присоединены ко входам четвертого дополнительного элемента И - НЕ, выход которого соединен с третьими входами четвертого, пятого и шестого триггеров, выход шестого триггера подключен к блоки рующему входу реверсивного счетчика, первый выход седьмого триггера присоединен ко входу Счет вперед реверсивного счетчика,и первому входу пятого дополнительного элемента И - НЕ, второй выход седь мого триггера подключен ко входу Счет назад реверсивного счетчика, счетный вход которото соединен со счетным входом выходного счетчика и первым выходом гене ратора эталонной частоты, второй выход которого подключен к счетному входу блока управления, первый выход которого присоединен к управляющему входу третьего ключевого элемента, второй выход блока управления подключен к первому входу третьего, элемента И - НЕ и первым входом шестого и седьмого триггеров, второй вход третьего элемента И - НЕ соединен с входом установки в исходное состояние. устройства, выход тре. тйго элемента И - НЕ присоединен к входам установки в исходное состояние всех триггеров, блока управления, реверсивного и выходного счетчика, третий выход блока управления подключен ко второму входу пятого дополнительного элемента И - НЕ, выход которого соединен со вторым входом пятого триггера, а через блок задержки со вторым входом седьмого триггера, четвертый и пятый выходы блока управления присоединены соответственно к четвертому входу четвертого триггера и управляющему входу блока коррекции дрейфа, выход первого элемента И - НЕ подключен к управляющему входу четвертого ключевого элемента, выход первого до полнительного элемента И - НЕ соединен с третьим входом пятого дополнительного элемента И - НЕ. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Авторское свидетельство СССР Л% 631936, кл. 6 06 б 7 Л 6, 1977,2. Авторское свидетельство СССР Мо 449445, кл. Н 03 К 13/20, 193 (прототип).769557 ль О. Отрадновтнова Корректоры И. Осиновская и С. ф аказ 1288/1296 Изд,.485 ПО Поиск Государственного комитет 113035, Москва, Жп. Харьк. фил. пред. Патеи СоставРедактор Л. Утехина Техред И. Заб Тираж 772 Подписное СССР по делам изобретений и открытий Раушская наб., д. 4/5