Аналого-цифровое интегрирующее устройство

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 75483 С 7 Е ИЗОБ ОП И юл. У 45 в и А.С. ро ин носится к выч может быть иствах предвариинформации, в аторах спектра ногоифровыхизобрешаеоперациоаналоготем. Цель ие класса ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) АНАЛОГОУСТРОЙСТВО57) Изобретениелительной техникепольэовано в устртельной обработкичастности в аналиа также в качествблока аналоговыхвычислительных сиретения - расшире свидетельство СССР 06 С 7/186, 1981. идетельство СССР С 06 С 7/186, 1981. ЦИФРОВОЕ ИНТЕГРИРУЮЩЕмых задач за счет определения инте 1; рала от произведения двух сигналов, один из которых представлен в цифровой форме. Устройство содержит реверсивный счетчик, преобразователь напряжения в частоту, первый и втол рой цифроаналоговые преобразователи, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, преобразователь дополнительного кода в прямой, элемент ИЛИ-НЕ, элемент И, триггер. Выходной сигнал устройства представлен как в цифровой, так и в аналоговой форме. Диапазон изменения напряжения 1,с учетом знака) на аналоговом выходе устройства соответствует диапазону измененияЖ входного аналогового сигнала, а разрядность и формат выходного цифрового сигнала соответствуют разрядности и формату входного цифрового сигнала. 3 ил.Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в устройствах предварительной обработки информации, в,частности в анализаторах спектра,а также в качестве операционногоблока аналоговых и аналого-циФровыхвычислительных систем,Целью изобретения является расширение класса решаемых задач засчет определения интеграла от произведения двух сигналов, один из которых представлен в цифровой форме.На фиг. 1 приведена структурнаясхема аналого-цифрового интегрирующего устройства; на фиг, 2 - Функциональная схема преобразователядополнительного кода в прямой; нафиг. 3 - функциональная схема первого цифроаналогового преобразователя,Устройство. (Фиг. 1) содержит реверсивный счетчик 1, преобразователь 2 напряжения в частоту, установочный вход 3 устройства, цифровойвыход 4 устройства, знаковый выход5,устройства, тактовый вход 6 устройства, вход 7 задания режима устройства, второй и первый цифроаналоговые преобразователи 8 и 9, элементИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 1 О, преобразователь, 11 дополнительного кода в прямой,элемент ИЛИ-НЕ 1 2, элемент И 13,триггер 14, аналоговый информационный вход 15 устройства, цифровойинформационный вход .16 устройства,знаковый вход 17 устройства, аналоговый выход 18 устройства и контрольный выход 19 устройства.Преобразователь 11 дополнительного кода в прямой (фиг. 2) содержитпервый блок 20 инверторов, первыйсумматор 21 и мультиплексор 22. Цифроаналоговый преобразователь 9 (фиг. 3) содержит второй блок 23 инверторов, второй сумматор 24, первый блок 25 элементов И, второй блок 26 элементов И, третий цифроаналоговый преобразователь 27, чет" вертый цифроаналоговый преобразователь 28; усилители 29 и 3 О постоянного тока, элемент НЕ 31 и масштабный резистор 32.Символы и и иобозначают число разрядов в шине, перечеркнутые ли-. нии - цифровую шину.Устройство Функционирует в двух режимах: "Подготовка" и "Работа".0 ства в дополнительном коде. В старшем разряде реверсивного счетчика1 формируется знак кода интегралавходного воздействия устройства,выход этого разряда является знаковым выходоМ реверсивного счетчикаи одновременно знаковым выходом 5устройства. В оставшихся (и) раз 5 5 20 25 30 35 40 45 50 55 Режим Подготовка устанавливается единичным значЕнием сигнала на входе 7 устройства. Реверсивный счетчик 1 при этом переводится в режим приема информаций с установочного входа, что позволяет записать в него любой и-разрядный код, подав его на установочный вход 3 устройства. Этоткод является кодом начального условия для аналого-цифрового интегрирующего устройства, Единичное значение сигнала на входе 7 устройства также сбрасывает триггер 14, При переходе сигнала на входе 7 задания режима устройства из единичного значения в нулевое устройство переходит в режим "Работа". Реверсивный счетчик 1 при этом переходит в счетныйрежим, и его содержимое меняетсяпосле прихода каждого импульса наего счетный вход. Эти импульсы формируются на информационном выходе преобразователя напряжения в частоту и представляют собой приращения интеграла входного воэдействйя устройства. Знак приращений формируется на знаковом выходе преобразователя 2 напряжения в частоту в видетого или иного значения логическойпеременной. Так, нулевое значениеэтой переменной определяет приращение положительной величины, а единичное значение - приращение отрицательной величины. Значение логической переменной на знаковом выходе преобразователя 2 управляет режимом реверсивного счетчика 1, посколькузнаковый выход преобразователя 2через первый вход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 10 соединен со знаковымвходом реверсивного счетчика 1. Приэтом нулевое значение сигнала назнаковом выходе преобразователя 2(при нулевом значении сигнала навтором входе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕИЛИ 10) переводит реверсивный счетчик 1 в режим суммирования, а единичное значение - в режим вычитания.В реверсивном счетчике 1 формируется при этом текущее значение интеграла от входного воздействия устрой 1275483рядах реверсивного счетчика 1 формируется величина (мантисса) интеграла входного воздействия устройства, совокупность выходов этих разрядов реверсивного счетчика 1 явля ется информационным выходом реверсивного счетчика 1 и одновременно цифро,вым выходом 4 устройства. Совокупность разрядов цифрового выхода 4 и знакового выхода 5 устройства образуют и-разрядную выходную шину цифрового представления интеграла входного воздействия.В реверсивном счетчике 1 формируется код, пропорциональный интегралу 15 произведения двух сигналов, один из которых представлен аналоговой формой и подается на аналоговый вход 15 устройства (Б), а другой сигнал - цифровой формой. Входной циф- Ю 0 ровой сигнал устройства представлен дополнительным и-разрядных кодом, старший разряд которого является знаковым и подается в устройство через знаковый вход 17 устройства. Ос-тальные (и) разрядов представляют собой мантиссу и подаются в устройство через цифровой вход 16 устройства. Преобразователь 11 дополнительного кода в прямой служит для преоб разования мантиссы входного цифрового сигнала устройства из дополнительного кода в прямой, так как только в таком виде воспринимает цифровую информацию цифроаналоговый пре- ц образователь 8 (его цифровой вход связан с информационным выходом преобразователя 11 дополнительного кода в прямой). В результате такого преобразования теряется информация о зна ке входного цифрового сигнала устройства. Для учета этого знака знаковый вход 17 устройства соединен через преобразователь 11 с вторым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 10 45 Если входной цифровой сигнал положителен, то знаковый сигнал его ра-, вен нулю. При этом элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 10 передает знаковый сигнал преобразователя 2 без изменения, 50 Если входной цифровой сигнал устройства отрицателен, то знаковый сигнал его равен единице. При этом элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 10 передает знаковый сигнал преобразователя 2 напря жения в частоту с инверсией. Цифроаналоговый преобразователь 9 форъадючет на аналоговом выходе 18 аналоговый эквивалент содержимого реверсивного счетчика 1. Элемент- ИЛИ-НЕ12, элемент И 13 и триггер 14 формируют на контрольном выходе 19 устройства сигнал переполнения. Этот сигнал имеет единичное значение, если содержимое реверсивного счетчика 1 принимает значение 1,000. которое на единицу больше максимального отрицательного числа 1,0001. Если во всех разрядах мантиссы имеют" ся нули, то на выходе элемента ИЛИНЕ 12 появляется сигнал логической единицы, при наличии логической единицы на знаковом выходе реверсивного счетчика 1 на выходе элемента И 13 появляется сигнал логической единицы, который устанавливает в единичное состояние триггер 14, что является признаком переполнения.Принцип действия преобразователя11 дополнительного кода в прямой(фиг, 2). Входной цифровой сигнал устройства подается на вход преобразователя 11 следующим образом.Знаковый сигнал подается на,знаковый вход (нижний по схеме, фиг. 2), а (и)-разрядная мантисса подается на информационный вход (верхний по схеме, фиг. 2). Если входной цифровой сигнал устройства положителен, то его знаковый разряд имеет нулевое значение, а дополнительный код мантиссы совпадает с прямым кодом. При нулевом значении сигнала на знаковом входе преобразователя 11 мультиплексор 22 пропускает мантиссу входного цифрового сигнала устройства на информационный вход преобразователя 11 по входу А без изменения, т.е, в прямом коде. При этом имеется в виду, что мультиплексор 22 коммутирует илинию (по числу разрядов мантиссы). Если входной цифровой сигнал устройства отрицателен, то его знаковый разряд имеет единичное значение, и мультиплексор 22 пропускает мантиссу входного цифрового сигнала устройства на информационный выход преобразователя 11 по входу В, При этом каждый разряд мантиссы инвертируется соответствующим инвертором, входящим в состав первого блока 20 инверторов. К получившемуся таким образом коду в первом сумматоре 21 прибавляется единица, что соответствует стандартному алгоритму преобразования дополни%тельного кода в прямой. Знаковый разряд входного цифрового сигнала устройства транслируется через преобразователь 11 без изменения. Цифроаналоговый преобразователь 9 (фиг. 3) форьжрует на своем выходе аналоговый эквивалент .:одержимого реверсивного счетчика 1. Это содержимое в дополнительном коде представляет собой интеграл от входного воздействия, под которым понимается произведение аналогового и цифрового входных сигналов устройства. Цифроаналоговый преобразователь 27 и усилитель 29 постоянного тока образуют первый активный цифроаналоговый преобразователь, который участвует в формировании выходного напряжения положительной полярности. Цифроаналоговый преобразователь 28 и усилитель 30 постоянного тока образуют второй активный цифроаналоговый преобразователь, который участвует в формировании выходного напряжения отрицательной полярности. Мантисса (величина интеграла от входного воздействия) выходного када реверсивного счетчика 1 подается на информационный (верхний по схеме) вход второго цифроаналогового преобразователя 9, а знак - на знаковый (нижний по схеме) вход второго цифроаналогового преобразователя 9. Если содержимое реверсивного счетчика 1 положительно, то знак принимает нулевое значение, а мантисса представ 35 ляется прямым кодом, Этот код через первый блок 25 элементов И число которых равно числу разрядов мантиссы, а на вторых входах присутствует40 разрешающий сигнал с выхода элемента НЕ 31 подается на вход цифроаналогового преобразователя 27 (первого активного цифроаналогового преобразователя), и на выходе усилителя 29 постоянцого тока формируется поло 45 ,жительное напряжение (опорное напряжение имеет отрицательную полярность) в соответствии со значением подаваемого кода. На выходах второго блока 26 элементов И присутствуют5 О нулевые сигналы (зти элементы закрыты нулевым значением знакового сигнала выходного кода реверсивного .счетчика 1), которые закрывают цифроаналоговый преобразователь 28. На выходе усилителя 30 постоянного тока при этом присутствует нулевой потенциал, который не оказывает влияния на работу усилителя 29 постоянного тока. Если содержимое реверсивного счетчика 1 отрицательна, та знак принимает единичное значение, а мантисса представляется дополнительным кодом. Этот код преобразуется вторым блоком 23 инвертаров и вторым сумматором 24 (по описанному алгоритму) в прямой код, который через второй блок 26 элементов И поступает на вход цифроаналогового преобразователя 28 (второго активномго цифроаналогового преобразователя), На выходе усилителя 29 постоянного тока Формируется отрицательное напряжение, которое инвертируется каскадом на усилителе 29 постоянного тока и каскадом на.усилителе 30 постоянного тока в соответствии со значением подаваемого кода. Нулевой сигнал на выходе элемента НЕ 31 закрывает все элементы И, которые входят в состав первого блока 25 элемен.тов И, при этом на выходах этих элементов присутствуют нулевые сигналы, которые закрывают цифроаналоговый преобразователь 27. Усилитель 29 постоянного тока при этом выполняет Функции инвертора, резистор обратной связи которого, входит в состав цифроаналогового преобразователя 27, а функции входного резистора выполняет масштабный резистор 32. Диапазон изменения напряжения - ц-+ц,1 на аналоговом выходе 18 устройства соответствует диапазону изменения напряжения на аналоговом входе 15 устройства. Разрядность и формат выходного цифрового сигнала (совокупность логических сигналов на знаковом выходе 5 и информационном выходе 4 устройства) соответствует разрядности и формату входного цифрового сигнала (совокупность логических сигналов на знаковом входе 17 и цифровом инФормационном входе 16 устройства). Такая информационная совместимость входных и выходных (как аналоговых, так и цифровых) сигналов устройства упрощает их каскадное соединение, например, для решения дифференциальных уравнений, подобно тому как сое диняются аналоговые интеграторы для решения дифференциальных уравнений в аналоговых вычислительных машинах. Наличие цифрового входа и выхода в предлагаемом устройстве упрощает его сопряжение с цифровой вычислительной машиной, особенно в сос1275483 10 20 а-( таве аналоговой части аналого-цифровой вычислительной системы, поскольку позволяет полностью исключить специальные устройства сопряжения цифровой и аналоговой частейэтой системы,Формула изобретения Аналого-цифровое интегрирующее устройство, содержащее преобразователь напряжения. в частоту, тактовый вход которого является тактовым входом устройства, реверсивный счетчик информационный выход которого 15 является цифровым выходом устройства и через первый цифроаналоговый преобразователь подключен к аналоговому выходу устройства, элемент И, первый вход которого подключен к знаковому выходу реверсивного счетчика, и элемент ИЛИ-НЕ, выход которого подключен к второму входу элемента И, о т л и ч а ю щ е е с я " тем, что, с целью расширения класса 25 решаемых задач за счет определения интеграла от прЬиэведения двух сигналов, один из которых представлен в цифровой форме, оно содержит префобразователь дополнительного кода в З 0 прямой, второй цифроаналоговый преобразователь, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и триггер, первый вход которого соединен с выходом элемента И, а выход является контрольным выходомустройства, информационный и знаковый входы преобразователя дополнительного кода в прямой являютсяцифровым информационным и знаковымвходами устройства соответственно,информационный выход подключен кцифровому входу второго цифроаналогового преобразователя, аналоговыйвход которого является аналоговыминформационным входом устройства.,а выход подключен к информационномувходу преобразователя напряжения вчастоту, информационный и знаковыйвыходы которого соединены со счетным входом реверсивного счетчика ипервым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕИЛИ соответственно, второй вход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен сознаковым выходом преобразователядополнительного кода в прямой, авыход подключен к знаковоиу входуреверсивного счетчика, вход управления режимом которого и второй входтриггера являются входом задания режима устройства., информационный выход реверсивного счетчика подключенк входу элемента ИЛИ-НЕ, знаковыйвыход соединен с вторым входом цифроаналогового преобразователя и является знаковым выходом устройства,а установочный вход являетсяустановочным входом устройства.1275483 Составитель С. БТехред ВЯадар М. Пож Коррек дписное д. 4 едактор О. Юрковецка Заказ 6564/43 Тираж 67 ВНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открыт 113035, Москва, Ж, Раушская наб