Устюйство для сопряжения аналоговой и цифровой вычислительной аппаратуры

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК .АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сова СоветскихСоциалистическихРеспублик и 826559(51)М. Кл,Н Оз К 13/Ог Геоударстввннмй комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОПРЯЖЕНИЯ АНАЛОГОВОЙ И ЦИФРОВОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ АППАРАТУРЫ Изобретение относится.к технике аналого-циф рового преобразования сигналов и может быть использовано в гибридных вычислитель. ных и измерительных системах для передачи информации от аналоговых в цифровые вычислительные устройства.Известно устройство для сопряжения аналоговой и цифровой вычислительной аппаратуры, содержащее аналого-цифровой преобразователь, усилители слежения и запоминания, блок нормализации сигналов, коммутатор и устройство управления, связанное с аналого-цифровым преобразователем, коммутатором и промещ. точными усилителями 111Недостатком этого устройства является понижение точности, получение цифрового эквивалента сигналов в тех случаях, когда значе. ние сигнала лежит за пределами исходного рабочего диапазона аналого-цифрового преобразования.Известно также устройство для сопряженияа аналогичной и цифровой вычислительной аппа. ратур 1 , содержащее охваченный: резистивной отрицательной обратной связью дифференциальный операционный усилитель, выход которогоподсоединен к выходной клемме резистора вцепях прямого и инверсного его входов, сое.диненных с входной клеммой, ключ, первыйвывод которого подключен к прямому входудифференциального операционного усилителя,а второй - к общей шине устройства, блокзнака, вход которого соединен с входнойклеммой устройства, выход - с управляющимвходом ключа и источник сигнала смещения2),Недостатком устройства является его небольшой рабочий диапазон,Цель изобретения - расширение рабочегодиапазона и обеспечение постоянства чувствительности устройства.Указанная цель достигается тем, что в УЬтройство для сопряжения аналоговой и цифровой вычислительноц, аппаратуры, содержащееохваченный резисторной отрицательной обратной связью дифференциальный операционныйусилитель, выход которого подсоединен квыходной клемме, резисторы в цепях прямо.го иинверсного его входов, соединенюа10 15 20 25 3 8265 с входной клеммой, ключ, первый вывод ко. торого подключен к прямому входу дифференциального операционного усилителя, а второй - к общей шине устройства, блок знака, вход которого соединен с входной клеммой устройства, а выход - с управляющим входом ключа,и источник сигнала смещения, введены логический блок, переключатель и резистор,причем выход логического блока соединен с управляющим входом переключателя, первый коммутируемый вывод которого подключен к общей шине устройства, а второй - к выходу источника сигнала смещения и первому входу логического блока, второй вход которого соединен с входной клеммой устройства а резистор включен между выводом перекид. ного контакта, переключателя и инверсным входом дифференциального операционного усилителя.На фиг, 1 изображено устройство для сопряжения аналоговой и дифровой вычислительной аппаратуры; на фиг. 2 представлен график, отражающий зависимость бинарного сигнала на выходе блока знака 01 от-напряжения Овх на входе устройства; на фиг, 3 - график, отображающий зависимость бинарного сигнала на выходе логического бло 59 4циального операционного усилителя 1 и пе-. рекидным контактом 20 переключателя 17, первый коммутируемый вывод которого соединен с общей шиной б, второй - с выходом источника сигнала смещения 16. Первый .выход логического блока 19 подключен к входу клеммы устройства, а второй - к выходу источника сигнала смещения, выход логического блока 19 соединен с управляю. щим входом переключающей ячейки 17,Напряжение, поступающее на входную клем.му 4 устройства, может иметь как положительную, так и отрицательную полярность. Приэтом его предельные значения по абсолютнойвеличине могут вдвое превышать напряжениесмещения Осм формируемое источником 16сигнала смещения, которое равно по модулюпредельно допустимому значению входногосигнала аналого цифрового преобразователя,подключаемого к выходу дифференциальногооперационного усилителя 1 предлагаемого устройства.Величина сопротивлений каждого из резис.торов 2, 5, 8 и 18 должна иметь одно ито же значение В а сопротивление резистора7 должно равняться его половине, т.е,ка Ог от напряжения Овх на входе устройства н параметра - напряжения смещения Осм которое в рассматриваемом примере положительно; на .фиг. 4 - график изменения напря жения на,выходе устройства Оных в зави. симости от напряжения Овх на его входе.Устройство для сопряжения аналоговой и цифровой вычислительной аппаратуры содер. жит дифференциальный операционный усюп- тель 1, резистор 2, образующий цепь отрицательной связи, который включен между выхо дом устройства н инверсным входом 3 диф ференциального операционного усилителя 1, Между входной клеммой 4 устройства и ин. версным входом 3 дифференциального операционного усилителя 1 включен, резистор 5, образующий цепьинверсного входа, Между входной клеммой 4 устройства и его общей шиной б включены последовательно соединен ные резисторы 7 и 8, образующие цепь прямого входа. Их общая точка 9 подключена к прямому входу 10 дифференциального операционного усилителя 1. К точке 9 и общей шине б своими выводами 11 и 12 подключен ключ 13, управляющий вход 14 которого соединен с выходом блока знака 15, а вход последнего подключен к входам клеммы 4 устройства.Устройство содержит также источник 16 сигнала смещения, переключатель 17, резистор 18 и логический блок 19. Резистор 18 включен между инверсным входом 3 дифферен 30 35 40 45 2 5 8 183=0,5 й,где К,Й 5 К 8,% и Кт - электрические сопротивления указанных резисторов;р, -величина, характери.зующая числовое значение электрического сопротивления,Устройство формирует выходную информацию в виде комбинации двух сигналов, Одним из этих сигналов является напряжение на выходе дифференциального операционного усилителя 1, а друтим - двухразрядный двоичный код первый разряд которого, условно прини. маемый за старший, получают с выхода блока знака 15, а второй - с логического блока 19.Принцип работы устройства заключается в функциональном преобразовании входного сигнала путем переключения резисторов, образующих входные цепи дифференциального операционного усилителя 1.Это переключение осуществляется автомащчески по данныманализа знака входногосигнала и сравнения абсолютной величины этого сигнала с наперед заданной установкой,Рабочий диапазон входного сигнала разбивается на четыре равных участка, определяе.8265 мых следующими соотношениями1.й участок: -20 (О -О2-й участок Осм 1)вхаО3 й участок ОО,+ О4-й участок: +О Ов+20 . 5 На первом участке сигнал блока знака 15 имеет отрицательную полярность (фиг. 2), в связи с чем ключ 13 замыкается и нулевой потенциал общей шины 6 поступает на прямой вход 10 дифференциального операционно го усилителя 1.Сигнал логического блока 19, соответствующий знаку разности между, модулем напряжения на входной клемме 4 устройства и напряжением смещения, имеет положительную полярность 15 (фиг. 3) и обеспечивает замыкание коммутируемого вывода 20 со вторым коммутируемым выводом переключателя 17, который соединен с выходом источника 16 сигнала смещения, в связи с чем сигнал этого источ. 20 ника поступает через резистор 18 на инверсный вход 3 дифференциального, операционного усилителя 1.При указанных условиях на выходе устрой. ства формируется напряжение Овьоопреде ляемое соотношением щ ВЫХ ВЪВЬЮ Вх См ВЫх ВХ Графическая зависимость, отображающая это соотношение, представлена линией 21 на фиг, 4.Кодовая комбйнация, образуемая сигналами блока знака 15 (О,) и логического блока 19 (Ог), равна при этом 01 (фиг. 2 и 3). 15На втором участке вывод перекидного контакта 20 замкнут, а первый коммутируемый вывод переключателя 17 соединен с общей шиной 6 устройства, Благодаря. этому общая шина 6 подключена к инверсному входу 4 О 3 через резистор 18, Состояние контактов переключателя 17 на втором участке определяется сигналом логического блока 19, кото. рый в рассматриваемом случае отрицателен (фиг. 3),45Напряжение на выходе устройства на втором участке опрецеляется выражением Другим преимуществом является то, что впредлагаемом устройстве нет необходимости5 О применять дополнительные активные элементыдля смещения сигнала,(отрезок 22, фиг. 4).Кодовая комбинация, образуемая сигнала. ми блока знака 15 и логического блока 19, равна при этом "00" (фиг. 2 и 3).На третьем участке выходной сигнал блока 15 имеет положительную полярность, благодаря чему выводы 11 и 12 ключа 13 разомкйуты й на прямой вход 10 дифференциаль. 59 6ного операционного усилителя 1 поступает на. пряжение, снимаемое с делителя, образованного 1,езисторами 7 и 8.Сигнал на выходе логического блока 19 на рассматриваемом участке имеет отрицательное значение. При этом, как было указано выше, вывод перекидного контакта 20 переключателя 17 соединен с общей шиной 6 устройства.При укаэанных условиях напряжение на выходе устройства определяется соотношением(отрезок 23, фиг. 4).Кодовая комбинация, образуемая сигналами блока знака 15 и логического блока 19, рав. на при этом "10" (фиг. 2 и 3).На четвертом участке переключатель 17 под. ключает к резистору 18 напряжение Осм, формируемое источником сигнала 16 смещения. Это имеет место благодаря тому, что сигнал логического блока 19 на рассматриваемом участке является положительным.Напряжение на выходе устройства определя. ется выражением(отрезок 24, фиг. 4),Кодовая комбинация, образуемая сигналами блока знака 15 и логического блока 19, равна при этом "11". функциональное преобразование .сигнала за счет переключения, резисто.резисторов входных цепей дифференциального операционного усилителя 1 обладает преимуществами по сравнению, например, с возможным смещением сигнала на выходе устройства, так как предла. гаемое устройство может работать в меньшем амплитудном диапазоне по выходу, сохраняя по абсолютной величине на всем рабочем диапазоне крутизну зависимости выходного напряжения от входного. формула изобретения Устройство для, сопряжения аналоговой и цифровой вычислительной аппаратуры, содер. жащее . охваченный резистивной отрицательной10 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Управляющие вычислительные машины вАСЦ технологическими процессами. Под ред,Т. Харрисона, перев. с англ., М., "Мир",И 1975, т. 1, с. 1 бЗ. 32655 обратной связью дифференциальный операци.онный усилитель, выход которого подсоеЮ- нен к выходной клемме, резисторы в цепях прямого и инверсного его входов, соединенных с входной клеммой, ключ первый, вывод которого подключен к прямому входу дифференциального операционного усилителя, а второй - к общей шине устройства, блок знака, вход которого соединен с входной клеммой устройства, а выход - с управляющим входом ключа,и источник сигнала смещения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения рабочего диапазона и обеспечения постоянства чувствительности устройства, в неговведены логический блок, переключатель и резистор, причем выход ло.гического блока соединен с управляющим входом переключателяпервый коммутируе 9 8мыи вывод которого подключен к общей шине устройства, а второй - к выходу источника сигнала смещения .и первому входу логического блока, второй вход которого со. единен с входной клеммой устройства, а ре. зистор включен между выводом перекидного контакта переключателя и инверсным входом дифференциального операционного усилителя. 2, "Радио", М., Изд.во ДОСААФ, 1978,. У. 1,с. 58., 4 ал ППП "Патент", г. Ужго 4 Тираж 988 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открьпий113035, Москва, Ж; Раушская наб., д. 4