Аналого-цифровое интегрирующее устройство

,801376106 1 Щ;01 Яц1Ц1 а 1г" ПО Д ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 4086472/24-2409.07.8623.02.88. Бюл. М 7(2 (2 (4 циональных воэможностейлизации режима храненияУстройство содержит пре1 напряжения в частоту,счетчик 2, цифроаналогозователь 3, умножающийвый преобразователь 4,КЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5, триггетор 18, элемент ИЛИ-НЕИ-НЕ 19-23, формирователсов. В аналого"цифровомщем устройстве диапазонпряжения на аналоговомройства соответствует дименения напряжения на аформационном входе 15 уразрядность и формат выхвого сигнала - разрядновходного цифрового сигиго, в устройстве реализхранения результатов пунулевого сигнала на вхорежима устройства. 4 ил(56) АвторскоВ 1010616, клАвторскоеУ 1275483, кл свидетельство СССР О 06 О 7/186, 1981, видетельство СССР 0 06 О 7/18, 1985.(57) Изобретение олительной техникепольэовано в качесблока аналоговых ивычислительных сисройствах предваритинформации, в часграх спектра. Цельщение устройства и ВОЕ ИНТЕ ГРИРУЮЩЕ носится к вычис может быть исве операционног налого-цифровыхм, а также в устьной обработкисти в анализатообретения - упроасширение функАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССС ЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ за счет реареэультата. образователь реверсивный вый преобрацифроаналого" элемент ИС- р 7, дешифра, элементыь 24 импуль интегрирую- изменения навыходе 12 устапазону иэналоговом инстройства, аодного цифрости и формнту ала. Кроме тоуется режим тем задания де 26 задания13761Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в устройствах предварительнойобработки информации, в частности ванализаторах спектра, а также в качестве операционного блока аналоговыхи аналого-цифровых вычислительныхсистем.Цель изобретения - упрощение устройства и расширение функциональных10возможностей за счет реализации режима хранения результата.На фиг. 1 представлена функциональная схема аналого-цифрового интегрирующего устройства; на фиг. 2 - вре 15менные Диаграммы работы реверсивногосчетчика, триггера и дешифратора привыполнении операции суммирования вреверсивном счетчике; на фиг. 3 - тоже, при выполнении операции вычитания в реверсивном счетчике; на фиг.4 принципиальная схема формирователяимпульсов.Аналого-циФровое интегрирующееустройство (фиг. 1) содержит преобразователь 1 напряжения в частоту,реверсивный счетчик 2, цифроаналоговый преобразователь 3, умножающийцифроаналоговый преобразователь 4,элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5, элементИЛИ-НЕ 6, триггер 7, элемент И 8,тактовый вход 9 устройства, цифровойвход 10 начальных условий устройства, цифровой выход 11 устройства, аналоговый выход 12 устройства, контрольный выход 13 устройства, знаковый выход 14 устройства, аналоговыйинформационный вход 15 устройства,знаковый вход 16 устройства, первыйвход 17 задания режима устройства, 40дешифратор 18, пять элементов И-НЕ19-23, формирователь 24 импульсов,знаковый вход 25 задания начальныхусловий устройства, второй вход 26задания режима устройства, цифровой 45информационный вход 27 устройства,Формирователь 24 импульсов (фиг.4)содержит три элемента И-НЕ 28-30 иинтегрирующую ВС-цепь 31, причем входы элемента И-НЕ 28 являются входом,а выход элемента И-НЕ 30 - выходомформирователя,Устройство функционирует в. трехрежимах: "Подготовка"., "Работа" и"Хранение результата", Режим "Подготовка" устанавливается единичнымизначениями сигналов на входах 17 и26 устройства и используется для установки начальных условий в аналого 06 2цифровом интегрирующем устройстве. Начальные условия представлены прямым кодом, мантисса которого подается на цифровой вход 10 начальных условий устройства, а знак - на знаковый вход 25 начальных условий устройства. При единичном сигнале на входе 17устройства реверсивный счетчик 2 переводится в режим приема информациис установочного входа, что позволяет записать в его младшие разряды любойи-разрядный код, подав его на вход 10устройства. В старший (п+1)-й разряд при этом записывается нуль, поскольку (и+1)-й разряд установочного входа реверсивного счетчика 2 связан собщей точкой устройства. Единичноезначение сигнала иа входе 17 устройства также позволяет записать в триггер 7 код знака начальных условий,подав его на вход 25 устройства. Приэтом используется канал предустановкитриггера 7, в который входят третий21, четвертый 22 и пятый 23 элементыИ-НЕ. При Переходе сигнала на входе17 устройства из единичного значенияв нулевое (при единичном сигнале навходе 26 устройства) устройство переходит в режим "Работа". Реверсивныйсчетчик 2 при этом переходит в счетный режим и его содержимое меняетсупосле прихода каждого импульса на егосчетный вход,Эти импульсы формируются на информационном выходе преобразователя1 напряжения в частоту и при необходимости. обостряются (укорачиваются)с помощью формирователя 24 сигнала.Импульсы на выходе формирователя 24сигнала представляют собой приращения интеграла входного воздействияустройства. Знак приращения формируется на знаковом выходе преобразователя 1 напряжения в частоту в видетого или иного значения логическойпеременной. Так, нулевое значениеэтой переменной определяет приращение положительной величины интеграла, а единичное значение - приращение отрицательной величины ннтеграла. Значение логической переменной на знаковом выходе преобразователя 1 напряжения в частоту управляет режимом реверсивного счетчика 2, поскольку знаковый выход преобразователя 1 напряжения в частоту через первый вход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5, дешифратор 18 и первый элемент И-НЕ 19 соединен со знаковым входом ревер 3 13761 сивного счетчика 2, Нулевой сигнал на выходе первого элемента И-НЕ 19 переводит реверсивный счетчик 2 в режим суммирования, а единичный - в режим вычитания. В реверсивном счет чике 2 при этом Формируется текущее значение мантиссы интеграла от входного воздействия устройства в прямом коде. Код знака текущего значения интеграла от входного воздействия формируется в триггере 7, прямой выход которого является знаковым выхо". дом 14 устройства. Мантисса интеграла входного воздействия устройства Формируется в и младших разрядах ревер" сивного счетчика 2, совокупность выходов которых является цифровым выходом 11 устройства, который совместно со знаковым выходом 14 устройства образует цифровой информационный (и+1) разрядный выход устройства. Одновременно мантисса и знак текущего значения интеграла входного воздействия устройства подаются на вход цифроаналогового преобразователя 3, на выходе которого Формируется соответствующее напряжение. подаваемое на аналоговый выход 12 устройства. В старшем (и+1)-м разряде реверсивного счетчика 2 формируется сигнал ло гической единицы при переносе из и младших разрядов. Этот перенос можно рассматривать как переполнение разрядной сетки, поэтому выход старшего разряда реверсивного счетчика 2 соединен с контрольным выходом 13 устройства. Появление единичного сигнала на этом выходе свидетельствует о необходимости прервать вычислительный процесс в рассматриваемом уст ройстве и во всей аналого-цифровой вычислительной системе, в которую это устройство входит.Формирование прямого кода текущего значения интеграна входного воз действия устройства в реверсивном счетчике 2 и триггере 7 происходит с помощью элемента ИЛИ-НЕ 6, дешифратора 18, первого элемента И-НЕ 19, второго элемента И-НЕ 20 и элемента.И 8, 50 Принцип Формирования прямого кода интеграла входного воздействия устрой" ства в реверсивном счетчике 2 и триггере 7 иллюстрируется временными диагРаммами (фиг. 2 и 3). На фиг. 2 показан процесс суммирования (а О) в реверсивном счетчике 2 (символом СТ 2 обозначено содержимое реверсивного счетчика 2). В момент времени 06 4в реверсивном счетчике 2 находится некоторое отрицательное число (диаграммы (СТ 23 и с), поэтому после прихода каждого выходного импульса фор- (мирователя 24 сигнала содержимое реверсивного счетчика 2 уменьшается (моменты времени 1 1 1 на диа;" граммах Г, й, СТ 23). В момент временя 1 содержимое реверсивного счетчика 2 становится равным нулю, при этом Ъ=1, 6=0, е=1 (диаграммы 1, (СТ 23, Ъ й, е, фиг. 2). Это приводит к тому, что следующий входной импульс инвертирует знак содержимого реверсивного счетчика 2 (диаграмма с в момент времени 1фиг2) и увеличивает содержимое реверсивного счетчика 2 (момент времени 1на диаграмме СТ 23, фиг. 2). Каждый последующий входной импульс реверсивного счетчика 2 увеличивает его содержимое (моменты времени 1, 1, Сна диаграммах 1, й, ССТ 23, Фиг. 2),увеличение содержимого реверсивного счетчика 2 возможно до максимального значения Б ; - 2"-1, поскольку по приходу следующего суммирующего импульса содержимое п младших разрядов обнулится, а в старший (и+1)-йразряд возникнет перенос, сигнализирующий о переполнении разрядной сетки (мрмент времени 1, на диаграммахСТ 23, д, фиг, 2),Временные диаграммы процесса вычитания в.реверсивном счетчике 2 (а=1) представлены на фиг. 3. Эти процессы во многом аналогичны рассмотренным процессам суммирования (с учетом того, что в момент времени 10 в реверсивном счетчике 2 находится некоторое положительное число). Отличие заключается во временной зависимости знака содержимого реверсивного счетчика 2 (диаграмма с на фиг. 3). Для надежной работы реверсивного счетчика 2 счетные импульсы должны быть достаточно короткими (их длительность должна быть меньше суммарной задержки в реверсивном счетчике 2, элементе ИЛИ-НЕ б, дешифраторе 18 и первом (или втором) элементе И-НЕ 19), Функцию укорочения счетных импульсов реверсивного счетчика 2 (если это необходимо) выполняет формирователь 24 сигнала. Длительность выходных импульсов в формирователе 24 сигнала определяется постоянной времени ВС-цепочки, что позволяетустановить необходимые пара 5 13761метры выходных импульсов, которые могут появляться только при единичномсигнале на втором входе 26 заданиярежима устройства.При нулевом сигнале на втором входе 26 задания режима устройства счетные импульсы на вход реверсивногосчетчика 2 не проходят, что позволяет реализовать режим "Хранение резуль-,татов" (режим "Останов" ) при нулевом сигнале на первом входе 17 задания режима устройства. В этом режиме содержимое реверсивного счетчика2 не изменяется, что позволяет послеизменения значений параметров некото"15рых операционных блоков (в составеаналого-цифровой вычислительной системы) продолжать интегрирование (решение задачи),В реверсивном счетчике 2 формируется код, пропорциональный интегралу произведения двух сигналов, одиниз которых представлен аналоговойформой и подается на аналоговый ин"формационный вход 15 устройства (Б ),25а другой сигнал - цифровой формой,Входной цифровой сигнал устройствапредставлен прямым (и+1)-разряднымкодом, старший разряд которого является знаковым и подается в устройство через знаковый вход 16 устройства, Остальные и разрядов представляют собой мантиссу и подаются в устройство через цифровой информационный вход 27 устройства, который прямо связан с цифровым входом второгоцифроаналогового преобразователя 4.Элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5 обрабатывает знаки входного аналогового сигнала (Формируется на знаковом выходе 40преобразователя 1 напряжения в частоту) и цифрового сигнала. Есливходной цифровой сигнал положителен,то знаковый сигнал его равен нулю.Приэтом элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5 передает знаковый сигнал преобразователя 1 напряжения в частоту без изменения. В противном случае знаковыйсигнал преобразователя 1 напряженияв частоту инвертируется.Формула изобретенияАналого-цифровое интегрирующее устройство, содержащее преобразова 55 тель напряжения в частоту, тактовый вход которого является тактовым входом устройства, а информационный вход подключен к выходу умножающего циф 06 6роаналогового преобразователя, входы которого являются аналоговым и цифровым информационными входами устройства соответственно, знаковый выход преобразователя напряжения в частоту подключен к первому входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого связан со знаковым входом устройства, реверсивный счетчик, установочный вход которого соединен с цифровым входом задания начальных условий устройства, и младших выходных разрядов реверсивного счетчика являются цифровым выходом устройства и соеди" иены с входом элемента ИЛИ-НЕ и с цифровым входом цифроаналогового преоб- разователя, выход которого является аналоговым выходом устройства, (и+ +1)-й выходной разряд реверсивного счетчика соединен с контрольным выходом устройства, а вход управления режимом является первым входом задания режима устройства, триггер, вход синхронизации которого соединен с выходом элемента И, прямой выход триггера является знаковым выходом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства и расширения функциональных возможностей за счет реализации режима хранения результата, в устройство введены дешифратор, пять элементов И-НЕ и Формирователь импульсов, причем выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с первым входом дешифратора, второй вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ-НЕ, а третий вход подключен к прямому выходу триггера, соединенному со знаковым входом цифроаналогового преобразователя, информационный выход. преобразователя напряжение - частота подключен к информационному входу формирователя импульсов, вход разрешения которого является вторым входом задания режима устройства, а выход соединен со счетным входом реверсивного счетчика и первым входом элемента И, второй вход которого подключен к выходу первого элемента И-НЕ, входами сое" диненного с четными выходами дешифратора, нечетные выходы которого подключены к входам второго элемента ИНЕ, выходом соединенного со знаковым входом реверсивного счетчика, знаковый вход начальных условий устройствасоединен с первым входом третьего элемента И-НЕ и через четвертый элемент И-НЕ - с первым входом пято-,го элемента И-НЕ, вторые входы третьего и пятого элементов И-НЕ соединены с первым входом задания режимаустройства, выходы третьего и пятого элементов И-НЕ соединены с входом установки и входом сброса триггера соответственно, информационный вход которого подключен к его инверсному выходу..Туп орректор Л Пилипенко дакто Закаэ 790/4 роиэводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Тираж 704 ВНИИПИ Государств по делам иэобрет 13035, Москва, ЖПодписнонного комитета СССРний и открытийРаушская наб., д, 4