Устройство для ввода информации

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 5 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ ОПИСАНИ К АВТОРСКОМУ РЕТЕН ИДЕТЕПЬСТ лью изобре устройства задания на 25 и генер ениелоков24,апряВ 15жения 22 в размерност формироват СССР983.СР1982.ФОРМАЦИИ 7 и я 1 не количество зависит от да, Устрой но о еализаци тносится к выч атурных щищеннос 1 з,п.исможет бы зат ат и и высок -лы 3 ил М СР аеас(57) Изобретение олительной техникепользовано для регсистемах контроля истраиии данных в и управления. Це 80130 1 4 С 06 Р 13/00, 3/05 ения является упр За счет введения альных смещений 2 тора ступенчатого устроистве уменьша блока компараторо ля команд управлен элементов в которь 1 хразрядности выхотво требует дляминимальных аппавысокой помехозам быстродействии130 510 15 20 25 Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для регистрации данных в системах контроля и управления, сопряженных с цифровой вычислительной машиной,Целью изобретения является упрощение устройства,На фиг.1 представлена Функциональная схема устройства; на фиг,2 - функциональная схема генератора ступенчатого напряжения; на фиг.3 - Функциональная схема блс 1 ка задания начальных смещений.Устройство содержит управляемыйгенератор 1 импульсов, включающий управляющий триггер 2, генератор 3 импульсов и элемент И 4, коммутационные элементы 5 и 6 "Пуск", блок 7компараторов, счетчик 8, элементы И9, формирователь 10 команд управления, элемент ИЛИ 11, элемент 12 задержки, аналоговый ключ 13, информациснный вход 14 устройства, амплитудные дискриминаторы начального 15,нижнего 16 и верхнего 13 уровней,элементы НЕ 18 и 19, триггеры 20 и21, генератор 22 ступенчатого напряжения, блоки 23 - 25 задания начальных смещений, группы информационныхвыходов 26 и 27,Генератор ступенчатого напряжения(фиг.2) содержит реверсивный счетчик28, матрицу 29 сопротивлений, операционный усилитель 30, резисторы 3 1 -33. ФБлок задания начальных смещений (фиг.3) содержит транзистор 34, прямосмещенные диоды 35 и резистор 36.Блоки 23 - 25 задания начальных смещений выполнены идентичными,Устройство для ввода информации работает следующим образом.В исходном состоянии на выходах амплитудных дискриминаторов начального 15, нижнего 16 и верхнего 17 уровней присутствуют низкие потенциалы, так что нулевые входы первого 20 и второго 21 триггеров находятся под устойчивым высоким потенциалом благодаря наличию элементов НЕ 18 и 19. Управляющий триггер 2 обнулен благодаря наличию низкого потенциала на его нулевом входе, подаваемого с общей шины через нормально замкнутый контакт коммутационного элемента 5, так что на его прямом выходе присутствует низкий потенциал. Таким 5695 2образом, аналоговый ключ 13 и элемент И 4 находятся в закрытом состоянии, Счктчики 8 и 28 в исходном состоянии также обнулены. При нажатии элемента "Пуск" срабатываюткоммутационные элементы 5 и 6 и управляющий триггер 2 перебрасываетсяво второе устойчивое состояние. Наего прямом выходе появляется высокийпотенциал, который поступает на управляющий вход аналогового ключа 13 и на первый вход элемента И 4. Аналоговая информация с входа 14 начинаетпоступать на входы амплитудных дискриминаторов 15 - 17 и одновременноимпульсы тактового генератора 3 через элемент И 4 начинают заполнять счетчик 8. При достижении входнымнапряжением начального уровня П срабатывает амплитудный дискриминатор15 и на нулевом входе триггера 21появляется низкий потенциал, обеспечивающий его нормальное работоспособное состояние, Когда входное напряжение достигнет нижнего уровняи пересечет его, сработает амплитудный дискриминатор 16 и на его выходе появится высокий потенциал, который переведет триггер 21 во второе устойчивое состояние, при котором на его инверсном выходе появится низкий потенциал. Одновременно с этим на входе триггера 20 благодаря наличию элемента НЕ 19 появится низкий потенциал, обеспечивающий его нормальное работоспособное состояние. При достижении входным напряжением верхнего уровня П срабатывает ам 6плитудный дискриминатор 17, на его выходе появляется высокий потенциал, который переводит триггер 20 во второе устойчивое состояние, и на его прямом выходе появляется высокий потенциал П, который записывается в виде единицы в генератор 22 ступенчатого напряжения, и потенциал на его выходе повышается на величину Ы=Пв, так что на выходах блоков 23 - 25 появляются потенциалы П (0 н +0-0 ц), (20-По) соответственно, которые будут приложены к вторым входам амплитудных дискриминаторов начального 15, нижнего 16 и верхнего 17 уровней соответственно, Так как напряжения 0 +0-0 и 206-0 выше текущего значения напряжения 0 на первых входах амплитудных дискриминатооов нижнего 16 и верхнего 17 уровней, то они вернутся в исходное 30 35 40 45 50 551305695 4 состояние, при котором на их выходах появится низкий потенциал, При этом триггер 20 вернется в исходное состояние, так как благодаря наличию элемента НЕ 19 на его нулевом входе появится высокий потенциал. Если напряжение будет продолжать расти, то при превышении уровня 21, -П на вто 6ром входе амплитудного дискриминатора верхнего уровня 17 на его выходе появится высокий потенциал, который переведет первый триггер 20 во второе устойчивое состояние, На его пря мом выходе вновь появится высокий потенциал. Передний фронт скачка напряжения запишется в генератор 22 ступенчатого напряжения и на его выходе появится скачок напряжения В 13= =Пв -П . Таким образом, на выходе ге - нератора 22 ступенчатого напряжения суммарный скачок напряжения достигнет значения 2 аП. Дальнейший рост напряжения Б на входе устройства в пределе до максимально возможной амплитуды П будет приводить к срабатыванию амплитудного дискриминатора 17 верхнего уровня, опрокидыванию триггера 20 и повышению напряжения на выходе генератора 22 ступенчатого напряжения на величину лП=П -П при каждом пересечении входным напряжением П верхнего уровня. Число таких пересечений 10 Пю ПоУ где ЬП - определяет требуемую точность отсчета каждой градации (уровень квантования) . Число ш в этомслучае определяет общее число уровнеиквантования. Текущие значения начального, нижнего и верхнего уровней длякаждого цикла квантования будут определяться следующими выражениями: 40 1 По = диац - ( - 1) Ц,Пй Пн+дфь По)6 О50 вания.Если входное напряжение П в произвольном д-м цикле, не достигнув значения П , начнет уменьшаться, то при достижении уровня 1 Р сраба гыовает амплитудный дискриминатор 15 начального уровня и на его выходе появится низкий потенциал. Благодаря 55 где д=0,1,2 ш - текущий номер цикла кванто 15 20 25 30 35 наличию элемента НЕ 18 второй триггер 21 вернется в исходное состояние и на его инверсном выходе появится высокий потенциал, который поступает на второй вход генератора 22ступенчатого напряжения. Уровеньпотенциала на его выходе понизитсяна величину П=П -Е и станет равнымболее низкому уровню квантования. Дальнейшее снижение входного напряжения приведет к появлению очередного импульса на выходе триггера 21 и снижению уровня напряжения на выходе генератора 22 ступенчатого напряжения еще на одну ступень ЛГ и т.д., пока входное напряжение П не дос 1тигнет уровня Ц, либо не изменит знак скорости изменения, т,е. не начнет расти. В дальнейшем работа устройства протекает аналогичным образом.Появление высоких потенциалов на выходах первого 20 и второго 21 триггеров в моменты времени, когда происходит пересечение соответствующих уровней П или П напряжением П приводит к появлению на выходе элемента ИЛИ .1 высокого потенциала, который открывает те ключевые элементы И блока 9, первые входы которых также находятся под высоким потенциалом, Код числа, соответствующий разности а 1= -С,моментов времени пересечения двух смежных уровней, записанный в счетчике, однозначно определяется числом импульсов, поступивших в счетчик от генератора 3 тактовых импульсов через элемент И 4, т.е. определяется двоичным выражением числа И=Р аГ., где Р - час тота следования тактовых импульсов,определяющая масштаб отсчета времени. Таким образом, на выходе первой группы устройства 10 появляются ком бинации, определяющие интервал времени между моментами пересечения двухсменных уровней квантования. После.записи этой информации в ЦВК в каждом цикле осуществляется обнулениесчетчика 8 через элемент 12 задержки. Аналогичным образом формируется код текущего значения входного напряжения П на дополнительных выходах генератора ступенчатого напряжения, снимаемый с разрядных выходов двоичного синхронного реверсивного счетчика 28, которые образуют информационные выходы 27 второй группы устрой1305695 ства, Каждый импульс с прямого выхо -да первого триггера 20 поступает насуммирующий вход реверсивного счетчика 28, а с инверсного выхода второготриггера 21 - на его вычитающий вход.Текущее значение кода определяетсядвоичным выражением текущего значения числа импульсов, записанных в счетчике 28. Кроме того, счетчик 28 совместно с матрицей 29 сопротивлений и 10операционным усилителем 30 образуютцифроаналоговый преобразователь, Резисторы матрицы 29 сопротивпений соединены каждый одним концом с соответствующим разрядным выходом счетчика 28, а другой конец каждого резистора подключен к суммирующемувходу операционного усилителя ЗО.Величина сопротивлений резисторов уменьшается с увеличением номера разряда 20в 2 раза: К=К /2 , где Ка - величина сопротивления резистора, подключенного к первому разряду счетчика28. В зависимости от кода числа, записанного в счетчике 28, эквивалентное сопротивление матрицы 29 1(3) а Ка зкб Еь Оа л-,2 а к:130 Уровень Н определяется режимом работы каскада и типом применяемых 35мости от состояния разряда,40 К"вых =2 Е, +Езкв где Е 1 уровень напряжения логической единицы на разрядныхвыходах счетчика 28;50уровень напряжения, подаваемый через резистор 33 наинверсный вход операционного усилителя 30,сопротивление резистора 32,2 где 1 - номер цикла;- номер разряда счетчика 28,а - коэффициент, принимающийзначение 0 или 1 в зависиНапример, если в счетчике 28 записано число 9, двоичное выражение которого 1001, то а =а =-1, а 2=аз О,зК =Ка/9, Напряжение йа выходе неинвертирующего операционного усилителя 30 определяется выражением формула (2) выведена при условииравенства резисторов 33 и ЗА (К=КЗ)и с учетом (1) принимает вид при условии К,Начальный уровеньзпряжения наавыходе 0 , =Е, соответствует значению уровня логического нуля на всех разрядных выходах счетчика 28 (счетчик обнулен) при 1=0.Блок 23 (фиг,З) представляет собой эмиттерный повторитель, обеспе - чивающий сдвиг уровня входного напряжения 13 на величину (и+1)Е , где п - число прямосмещенных диодов 35в эмиттерной цепи;падение напряжения на прямом сопротивлении каждого диода. Общее число диодов 35, обеспечивающих нужный потенциал на выходе схемы, можно определить из условия Так, для получения необходимогоуровня 02=0 количество диодов 35будет равно диодов,Аналогичным образом можно определить количество диодов 35, необходимых для достижения уровней О и 0Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства дляввода информации состоит в том, чтона его реализацию требуются минимальные аппаратурные затраты при высокойпомехозащищенности и высоком быстродействии,формула изобретения 1. Устройство для ввода информации, содержащее управляемый генератор импульсов, счетчик, элементы И, элемент ИЛИ, элемент задержки, аналоговый ключ, блок компараторов, Формирователь команд управления, входы управляемого генератора импульсов являются управляющими входами устройства, тактовый выход управляемого генератора импульсов соединен со счетным входом счетчика, выходы которого подключены к первым входам элементов И, выходы которых являются1305695 Фиг.2 первой группой инФормационных выходовустройства, выход элемента ИЛИ соединен с вторыми входами элементов Ии через элемент задержки с входомсброса счетчика, инФормационный входаналогового ключа является инФормационным входом устройства, а управ вляющий вход соединен с установочнымвыходом управляемого генератора импульсов, выход аналогового ключа соединен с входом блока компараторов,выходы которого подключены к входамФормирователя команд управления,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью упрощения, оно содержит генератор ступенчатого напряжения, блокизадания начальных смещений напряжения, первый и второй входы генератора ступенчатого напряжения соединеныс соответствующими выходами формирователя команд управления и входамиэлемента ИЛИ, выход генератора ступенчатога напряжения соединен с входами блоков задания начальных смещений, выходы которых соединены с группой входов блока компараторов, группа выходов генератора ступенчатого напряжения является второй группой инФормационных выходов устройства. 2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что Формирователь команд управления содержит два элемента НЕ и два триггера, выходы триггеров являются соответственно первым и вторым выходами Формирователя, выход первого и второго элементов НЕ соединены с входами установки в "О" соответственно первого и второго триггеров, вход первого элемента НЕ и вход установки в "1" второго триггера объединены, вход установки в "1" первого триггера, входы элементов НЕ являются входами Формирователя.1305695 оставитель И.К ехред А,Кравчу Корргкт Пекарь едак Закаэ 1453/4 Тираж 673 Подписно ИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий 13035, Москва, Ж, Рауюская наб., д