Аналогово-цифровое делительное устройство

. (19) (111 ОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ. СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПИЙ 11,50607 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ЕНИЯ УтГ(21) 3367474/18-24 . сравнения и реверсивного счетчика, (22) 02.09.81 выходами разрядов - к цифровому вы- (46) 23.10.83. Бюл. Р 39 ходу устройства и к первой группе (72) В.Г.Зубов, А.П.Крышев, В,И.Мель. разрядных входов блока сравнения, а ник и А.Л,Хлунев . выходом сигнала сравнения - к треть- (71) Физико-механический институт. ему входу блока формирования, счетим. Г.В,Карпенко ных импульсов, соединенного четвертым (53) 681,335(088.8)входом с выходом сигнала "Равно" блО- (56) 1. А т льство СС(:Рка сРавнения, вторая группа разряд 1. Авторское свидетельство Р 337790, кл.06 б 7/163, 1970, . ных входов которого подключена к ши 2. Патент США Р 3943341, , , :не ввода опорного кода. кл 235-150,52, опублик. 1976 , .2., Аналого-циФровое делительное3. Авторское свидетельство СССР ,устройство по п. 1, о т л и ч а - Р 435530, кл. б 06 б 7/16, 1973 , ю щ е е с я тем, что.блок Формиро( прототип). .вания счетных импульсов содержитэлементы И, ИЛИ, НЕ И-НЕ и ИЛИ-НЕ и д (54 (57)АНАЛОГО-ЦИФРОВОЕ ДЕЛИТЕЛЬ- Йб-тРиггеР, подключенный первым ус- Э НОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее переклю- :тановочным входом к выходу элемента чатель, соединенный сигнальными вхо- . И-НЕ, вторым установочным входом - дами с первым и вторым входами уст- .к выходу первого элемента НЕ, первыМ ройства, а выходом- с сигнальным вхо- выходом - к первым входам первого и дом усилителя с управляемым коэффи- второго элементов И, а вторым выхоциентом передачи,подключенного выхо- дом - к первому входу .третьего эледом к сигнальному входу выходного ,мента И, соединенного вторым входом ключа, а управляющими входами - кс выходом четвертого элементу И, выходам разрядов реверсивного счет- . втоРым входом второго элемента И и чика, управляющие входы которого со- с первым входом элемента И-НЕ, а выединены. с выходами блока формирования .ходом - с первым входом элемента ИЛИ, счетных испульсов, подключенного пер подключенного вторым входом к выходу вым и вторым входами соответственно пятого элемента И, соединенного перк выходу генератора тактовых ймпуль- вым входом с вторым входом блока Форсов и к выходу сигнала "Больше" блока мирования счетных импульсов, первым. сравнения, а управляющие входы пере- ,входом шестого элемента И и с входом ключателя и выходного ключа соединены первого элемента НЕ, а вторым вхос первым и вторым выходами блока сийх. ,дом - с третьим входом блока формироронизации соответственно, о т л и - :вания счетных импульсов, входом вточ а ю щ е е с я тем, что, с целью :рого элемента НЕ и с первым входом расширения области применения. устрой- :четвертого элемента И, подключенного ства, в него дополнительно введен вторым входом к четвертому входу блоаналого-цифровой преобразователь по ,. ка формирования счетных импульсов и . разрядного уравновешивания, подклю",к первому входу седьмого элемента И, ченный сигнальным входом к выходУ : . соединенного выходом с вторым входом усилителя с Управляемым коэффициен- . первого элемента И, а вторым входомтом передачи, управляющим входом " ;с выходом второго элемента не и с к третьему выходу блока синхрониэа- . вторым входом шестого элемента И, ции и к входам блокировки блокаподключенного выходом к первому вхо-.в а1049927 10 ду элемента ИЛИ-НЕ, соединеиноговторым входом с выходом второго элемента И, а выходом - с первым входомвосьмого элемента И, подключенноговторым входом к первому входу блока Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может. найти применение, в частности, для преобразования отношения двуХ напряжений в цифровой код. 5Известно аналого-циФровое дели- тельное устройство, содержащее кодоуправляемые резисторы, следящие аналого-цифровые преобразователи, блок памяти и множительный блок Ц.Недостатками устройства являются пониженные точность и быстродействие, а также ограниченная область примененияИзвестно также аналого-цифровое 15 делительное устройство, содержащее генератор управляемой частоты, переключатель, генератор опорной частоты элементы И, счетчики, блок сравнения и ре.гистр памяти 2 .20Недостатком устройства является ограничительная область применения. Наиболее близким к изобретению является аналого-циФровое делитель ное устройство, содержащее переключатель, соединенный сигнальными входами с первым и вторым входами устройства, а выходом - с сигнальным входом усилителя с управляеьюм коэффициентом передачи, подключенного выходом к сигнальному входу выходного ключа, а управляющими входами к. выходам разрядов реверсивного счетчика, управляющие входы которого соединены с выходами блока Формирования счетных импульсов, подключенного первым и вторым входами соответственно квыходу генератора тактовых импульсов и к выходу сигнала "Больше" блока сравнения, а управляющие 40 входы переключателя и выходного ключа соединены с первым и вторым выходами блока синхронизации, подключенного третьим выходом к третьему входу блока формирования счетных импуль. 45 сов, причем блок сравнения соединен первым входом с выходом усилителя с управляемым коэффициентом передачи, а вторым входом - с шиной ввода опорного напряжения Блок формирования 50 счетных импульсов содержит элемент И и переключатель, выходы которого являются выходами блока Формированияформирования счетных импульсов и квторому входу элемента И-НЕ, причемвыходы элемента ИЛИ и первого и восьмого элементов И являются выходамиблока форьирования счетных импульсов. счетных импульсов, а сигнальный вход подключен к выходу элемента И 3,Недостатком известного устройства является ограниченная .область приме" нения, так как она не позволяет предоставлять выходной сигнал одновременно в аналоговый и цифровой формах.Цель изобретения - расширение области применения устройстваПоставленная цель достигается тем, что в аналого-цифровое делительное устройство, содержащее переключатель, соединенный сигнальными входами с первым ивторым входами устройства, а выходом - с сигнальным входОм усилителя с управляемым коэффициентом передачи, подключенного выходом к сигнальному входу выходного кл 9 ча, а управляющими входами - к выходам разрядов реверсивного счетчика, управляющие входы которого соединены с выходами блока формирования счетных импульсов, подключенного первым и вторым входами соответственно к выходу генератора тактовых импульсов и к выходу сигнала "Больше" блока сравнения, а управляющие входы переключателя и выходного ключа,соедине.ны с первым и вторым выходами блока синхронизации соответственно, дополнительно введен аналого-цифровой преобразователь поразрядного уравновешивания, подключенный сигнальным входом к выходу усилителя с управляемым коэффициентом передачи, управляющим входом - к третьему выходу блока синхронизации и к входам блокировки блока сравнения и реверсивного счетчика, выходами разрядов - к цифровому выходу устройства и к первой группе разрядных входов блока сравнения, а выходом сигнала. сравнения - к третьему входу блока Формирования счетных импульсов, соединенного четвертым входом с выходом сигнала "Равво" блока сравнения, вторая группа разрядных входов которого подключена к шине ввода опорного кода.При этом блок формирования счетных импульсов содержит элементы И, ИЛИ, НЕ, И-НЕ и ИЛИ-НЕ и ЯБ -триггер, подключенный первым установочным входом к выходу элемента И-НЕ, вторым установочным входом - к выходуФ.первою элемента НЕ, первым выходом к первым входам первого и второго элементов И, а вторым выходом - к первому входу третьего элемента И, соединенного вторым .входом с выходом четвертого элемента И, вторым входом второго элемента И и с первым входом элемента И-НЕ, а в 1 ыходом - с первым входом элемента ИЛИ, подключенного вторым входом к выходу пятого элемента И, соединенного первым входом 10 с вторым входом блока формирования счетных импульсов, первым входом шестого элемента И и с входом первого элемента НЕ, а вторым входом - с третьим входом блока формирования 15 счетных импульсов, входом второго элемента НЕ и с первым входом четвертого элемента И, подключенного вторым входом к четвертому входу бло. ка Формирования счетных импульсов и к первому входу седьмого элемента И, соединенного выходом с вторым входом первого элемента И, а вторым входом с выходом второго элемента НЕ и с вторым нходом шестого элемента И, подключенного выходом к первому входу элемента ИЛИ-НЕ, соединенного вторым входом с выходом второго элемента И, а выходом - с первым входом восьмого элемента И, подключенного вторым входом к первому входу блока формирования счетных импульсов и к второму входу элемента И-НЕ, причем выходы элемента ИЛИ и первЬго и восьмого элементон И являются выходами блока Формирования счетных импульсов,35На Фиг. 1 представлена блок-схема аналого-цифрового делительного устройства; на фиг, 2 - Функциональ-. ная схема блока формирования счетных импульсов, 40Аналого-цифровое делительное устройство (Фиг.1) содержит переклю- . чатель 1, соединенный сигнальными входами с первым 2 и вторым 3 входами устройства, а выходом - с сигнальным 45 входом усилителя 4 с управляемям коэффициентом передачи, Усилитель 4 подключен выходом к сигнальному входу выходного ключа 5, а управлякщими входами - к выходам разрядов реверсивного счетчика б. Счетчик 6 соеди- нен управляющими входами с выходами блока 7 Формирования счетных импульсов. Блок 7 подключен первым 8 и вторым 9 входами соответственно к выходу генератора 10 тактовых импуль- сон и к выходу сигнала Больше" блока 11 сравнения. Управляющие входыпереключателя 1 и ключа 5 соединены с первым и вторым выходами блока 12, синхронизации соответственно. 60Аналого-цифровой преобразователь 13 поразрядного уравновешивания подключен сигнальным входом к выходу, усилителя 4 с управляемым коэффициентом передачи, управляющим входомк третьему выходу блока 12 синхронизации и к входам блокировки блока11 сравнения и реверсивного счетчика б, выходами разрядов - к цифровому выходу устройства и к первойгруппе разрядных входов блока 11сравнения, а выходом сигнала сравнения - к третьему входу 14 блока 7формирования счетных импульсов. Блок7 соединен четвертым входом 15 сныходом сигнала "Равно" блока 11 сравнения, вторая группа разрядных входон которого подключена к шине 16ввода опорного кода. Блок 7 формирования счетных импульсов можеФ бытьвыполнен, например, содержащим(Фиг, 2) элементы И 17-24, ИЛИ 25,НЕ 26 и 27, И-НЕ 28, ИЛИ-НЕ 29 иЙ 5-триггер 30, Триггер 30 (выполненный, например, на двух элементахИ-НЕ) подключен первым устанонОчНЫМвходом к выходу элемента И-НЕ 28,вторым установочным входом - к выходу первого элемента НЕ 26, первымвыходом - к пеоным входам первогои второго элементов И 17 и 18, авторым выходом - к первому входутретьего элемента И 19, .ЭлементИ 19 соединен вторым входом с выходомчетвертого элемента И 20, вторымвходом второго элемента И 18 и с пер"вым входом элемента И-НЕ 28, а выходом - с первым входом элементаИЛИ 25, Элемент ИЛИ 25 подключенвторым входом к выходу пятого элемента И 21. Элемент И 21 соединенпервым входом с вторым входом 9блока 7, первым входом шестою элемента И 22 и с выходом первого элемента НЕ 26, а вторым входом - стретьим входом 14 блока 7, входомвторого элемента НЕ 27 и с первымвходом четвертого элемента И 20.Элемент И 20 подключен вторым .входомк четнертому входу 15 блока 7 и кпервому входу седьмого элемента И 23,соединенного выходом с вторым входомпервого эдемента И 17, а вторым входом - с выходом второго элементаНЕ 27 и с вторым входом шестогоэлемента И 22, Элемент И 22 подключенвыходом к первому входу элементаИЛИ-НЕ 29, соединенного вторым входом с выходом второго элемента И 18,а выходом - с первым входом восьмого элемента И 24. Элемент И 24 подключен вторым входом к первому входу8 блоха 7 и к второму входу элементаИ-НЕ 28. Выходы элемента ИЛИ 25 иэлементов И 17, 24 являются выходамиблока7 Формирования счетных импульсов. Устройство работает следукщим образом.Операция деления выполняется вдва тактаВ первом такте деления на сигналь ный вход усилителя 4 подается напряжение О,1 с входа 3 устройства и выставляется коэффициент усиления усилителя 4 таким образом, чтобы на выходе усилителя появилось напряжение, при котором выходной код преобразователя 13 стал бы равным величине опорного кода йр с шины 1 б. Тогда коэффициент передачи усилителя 4 обратно-пропорционален напряжению О.Во втором такте деления на сигнальный вход усилителя 4 подается напряжение О с входа 2 устройства. В результате на выходе усилителя 4 и на выходах разрядов преобразонате- )5 ля 13 поянляются напряжение Оз и код И), сОответственно равныеОО 8О 1где К 1, К - коэффициенты пропорциональности, которыерегулируются изменениемопорного кода Иа,С началом первого такта деленияразблокируются ренерсивный счетчикб и блок 11 сравнения, а аналогоцифровому преобразователю 13 задаетсярежим преобразования с шагом, равным З 0Ме. Одновременно ренерсинному счетчику б присваивается значение за 1/дающее коэффициент передачи усилителя 4 равным единице. Сигналы, поступающие с блока 12 синхронизации, 35размыкают выходной ключ 5 и однонре.менно подключают вход 3 устройствачерез переключатель 1 к сигнальномуфходу усилителя 4, с ныхоца которогонапряжение поступает на вход аналого циФрового преобразователя 13,работаю-,щего по принципу поразрядного уравновешивания. Входное напряжениесравнивается в преобразователе 13с уровнем, величина которого пропорциональна весу старшего разрядакода результата преобразования. Бслучае, если этот уровень большевходного сигнала, коэффициент передачи усилителя не меняется. Далее выходное напряжение сравнивается нпреобразователе 13 с уровнем, величина которого пропорциональна весу(ц)-го разряда кода результатапреобразования. В случае, если этотуровень оказывается меньше входногосинала, то блок 7 Формирования счет"ных импульсов вырабатывает сигналы,по которым коэффициент передачи усилителя 4 уменьшается вдвое. Затемсигнал, поступающий на вход преобразонателя 13, сравнивается с уровнем,:;. величина которого пропорциональнавесу (ц)-го разряда. кода результа.та преобразования. В случае, если,этот уровень меньше сигнала на входеВ преобразователя 13, блок 7 формирования счетных импульсов вырабатывает сигналы, по которым коэффициентпередачи усилителя 4 уменьшаетсявдвое, По достижении на выходе преобразователя 13 кода йр происходитсравнение уровня, соответствующегоэтому коду с уменьшающимся вдвоесигналом на выходе усилителя 4На йыходе сигнала сравнения преобразователя 13 появляется сигнал"Меньше", свидетельствующий отом,что напряжение на выходе усилителя4 меньше уровня, соответствующегокоду Ир. Одновременно и блоке 7перебрасывается триггер 30, блокиру"ющий дальнейшее уменьшение коэффициента. передачи усилителя 4. Блок 7начинает Формировать сигналы, по которым производится плавное увеличение коэффициента передачи усилителя4 (смалым шагом изменения) до техпор, пока на третий вход 14 блока 7не поступает сигнал "Больше-.равно"с выхода сигнала сравнения преобразователя 13. На этом процесс изменения коэффициента передачи усилителя 4 заканчивается. Описанный характер изменения коэффициента передачиобеспечивается, в частности, за счетсекционного выполнения счетчика б.Старшие секции счетчика управляютсясигналами с выхода элемента. ИЛИ 25блока 7, младшая секция - сигналамис выхода элемента И 17 блока 7,тактовые импульсы с выхода элементаИ 24 блока 7 поступают на все секциисчетчика б (счетчик б может бытьвыполнен, например, на микросхеме155 ИР 1),Во втором такте деления сигнал,поступающий с третьего выхода блока12 синхронизации, блокирует содержимое реверсивного счетчика б, бло-,кирует работу блока 11 сравнения иразрешает точное преобразование преобразователем 13. При этом, если впервом такте деления код Мр.являетсянаиМеньшей ступенькой преобразования преобразователя 13, то во втором такте наименьшая ступенька определяется младшим разрядом преобразователя 13 (преобразователь 13 может быть реализован с использованиеммикросхемы 155 ИР 17, Сигналы, поступающие с первого и второго выходовблока 12 синхронизации, завакают выходной ключ 5 и подключают вход 2устройстна через переключатель 1 ксигнальному нходу усилителя 4. Навыходе усилителя 4 и на выходе ключа5 появляется напряжение ОводКя- Соответственно на выходе разря"Одон преобразователя 13 появляетсякодОТаким образом, изобретение посравнению с известным устройствомпозволяет получать результат деленияодновременно как в аналоговой, так1 и цифровой формах, т.е. обладаетболее широкой областью Возможного3применения. При этом за счет совме-,щения во времени операций формирования кода в счетчике б и формирования кода преобразователя 23, а также использования поразрядного уравновешивания быстродействие предлагаемого устройства не меньше, чем быстродействие известного.1049927 ф фиьй Составитель С. Каэинов Редактор О. Бугир Текред ТМаточка Корректор Г, Решетк Филиал ППП "Патент", г. Ужг од, ул. ПроектнаяФ 428/47 Тираж 706ВНИИПИ Государственного . по делам изобретений и 113035, Москва, Ж, Ра Подписноеомитета СССРоткрытийушская йаб., д. 4/