Разрядно-аналоговый сумматор

(19) ( 58929 06 С 7 14 ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ПНТ СССР ИТЕТРЫТЫМ ОБР САН ТЕНИЯ ЛЬС 24 ЮР К АВТОРСКОМУ СВ(46) 30.08.90. Бюл. 9 32 (7) Институт проблем моделирования в,энергетике АН УССР и Специальное конструкторско"технологическое бюро средств моделирования с опытным про" изводством Института проблем моделирования в энергетике АН УССР ,(72) В.П.Романцов, С.Я.Гильгурт, А.Ф.Новицкий и Л.П.Добрыдина (53) 681.335 (088.8).(56) Авторское свидетельство СССРУ 423132, кл. С 06 С 7/14, 1971.Авторское свидетельство СССР В 423133, кл. С 06 С 7/14, 1971. 2(54) РАЗРЯДНО-АНАЛОГОВО СУММАТОР (57) Изобретение относится к вычислительной технике, например к разрядно- аналоговым сумматорам и может быть использовано в качестве базового бло.ка для синтеза матричных умножителей, функциональных преобразователей и других разрядно-аналоговых устройств. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей разрядно-аналоговых сумматоров эа счет умножения входных величин на дробные масштабные коэффициенты, что достигаГ ется введением аналого-разрядных преобразователей и органиэацией как переносов .нз младших разрядов в стар1589293 у =8,х+я,х шие, так и заемов иэ старших разрядов в младшие. Устройство содержити аналоговых сумматорон 1 (где и -количество разрядов),и аналого-разрядных преобразователей 2, ш (гдеш - количество слагаемых) входных иразрядных шин .3 и 4, вход 5 приемапереноса младшего разряда, вход 6заема старшего разряда, шину 7 полоИзобретение относится к вычислительной технике, в частности к гибридной вычислительной техникеи может быть использовано в качестве базового блока для синтеза матричных умножителей, функциональных преобра зонателей и других разрядно-аналоговых устройств.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет умножения входных вели чин на дробные масштабные коэффициенты. На Фиг.1 приведена схема разрядноаналогового сумматора для частногослучая, когда количество разрядови = 3, количество слагаемых ш = 2,",на Фиг. 2 - вариант выполнения аналого-разрядного реобразонателя,Разрядно-аналоговый сумматор(фиг.1) содержит и аналоговых сумматоров 1,1, 1,2, 1.3 с (ш+2) входами, и аналого-разрядных преобразователей 2.1, 2.2, 2,3,.ш входных и-разрядных шин 3.1, 3.2, 3.3, 4,1, 4.2,4.3, вход 5 приема переноса младшего 40разряда, вход 6 заема старшего разряда, шину 7 положительного опорногонапряжения, выходную и-разрядную шину 8, выход 9 заема младшего разряда, выход 10 переноса старшего раэрядавАналого-разрядный преобразователь(фиг.2) содержит аналоговый инвертор11, два аналого-циФровых преобразонателя 12.1, 12.2, дна цифроаналоговых 50преобразователя 13.1, 13,2, два усилителя 14,1 и 14.2 раэностного сигнала.Разрядность аналого-цифровых и циЖроаналоговых преобразователей зависит 55от используемой системы счисления следующим образом,жительного опорного напряжения, выходную и-разрядную шину Я, выход 9заема младшего разряда, выход 10 переноса старшего разряда. Аналогораэрядный преобразователь содержитаналоговый иннертор, два аналого-цифровых преобразователя, дна цифроаналоговых преобразователя, два усилителяразностного сигнала, 2 ил.где Ь - разрядность преобразователей;К - основание системы счисления;- оператор ближайшего целого,большего или равного исходному значению.Устройство работает следующим образом.При работе устройства в системесчисления с оснонанием, равным десяти, разрядность Ь преобразователей,входящих в состав аналого-разрядныхпреобразователей 2, равна четырем.Для удобства описания работы устрой"ства предположим, что единице входного сигнала соответствует напряже"ние величиной 1 В.Тогда величина напряжения П ,подаваемого на шину 7 положительногоопорного напряжения устройства, должна быть равной 10 В,Разрядно-аналоговый сумматор выполняет операцию вида: Предстаним (1) в разрядной ФормевУ х 1 ичхУ фх = хх,х (2)У Ххи чгде у, х, х - разрядные векторы,Формируемые следующим образом:Ф 1 =(3)где К - основание системы счисления.Рассмотрим изложенное на примере,когда К=10, и = 3, 8, = 3/4,1/4, х= 268, х = 485. Тогда всоответствии с (1) результат операции должен быть у = в268 + в -485 =34+ С + 0) = -0,65 В; Тогда Устройство работает по следующему алгоритму:а) операция "округления" М,заключающаяся в выделении в каждом разряде дробной части, умножении ее на величину К10 и передаче результата в соседний младший разряд;б) операция переноса Г 1, аналогичная обычному переносу в цифровых сумматорах. у = П(М(д,х 1 + я х2,5 2+ 210 + 3 10 = 322.2 При необходимости дробная частьмладшего разряда может сохранятьсяи использоваться в качестве дополнительного аналогового разряда. Ее значение лежит в непрерывном отрезке(ОК).Величины сопротивлений резисторовво входных ветвях аналоговых сумматоров 1, ведущих ко входным шинам. 3 и 4, выбираются обратно пропорцио"нальными масштабным коэффициентам,на которые должны умножаться переменные х и х. В данном примереони равны соответственно К/9= 4 В./3 и К/9 д 4 К. Величина сопротивления резисторов в цепях обратной связи сумматоров 1 выбираетсяобратно пропорциональной основаниюсистемы счисления К (К/10),Величина сопротивления резисторов во входных (ш+1) - х и (ш+2)-хветвях аналоговых сумматоров 1,ведущих к выходам аналого-разрядных преобразователей 2, выбирается единичной. 11 1(1) К (81 113(11+ 8114(111 напряжение на выходеаналогового сумматора111напряжение на 1-ом разряде входной и-разрядной шины 31;напряжение на -ом раз"ряде входной и-разрядной шины 4;напряжение на третьемвыходе (-1)-го аналогоразрядного преобразователя Й-Днапряжение на первомвыходе (д+1)-го аналогоразрядного преобразователя ф+1),В начальный момент времени на 30 и-разрядные шины 3 и 4 подаются входные сигналы, а именно: на вход 3.1 напряжение 2 В; на вход 3,2-" напряжение 6 В; на вход 3.3 - напряжение 8 В; на вход 4.1 - напряжение 4 В; на вход 4.2 - напряжение 8 В; на вход 4,3 - напряжение 5 В,На выходах аналоговых сумматоров 1появляются напряжения; 40 3 Б (1 = -О 1( е 2 + -- 4 + О+О) 1 Ю ф 4 4Эти напряжений подаются на входыаналого-разрядных преобразователей 2, 55Рассмотрим подробнее работу аналого-разрядных преобразователей на при" мере второго разряда. Напряжение 11 = -0,65 В инвертируется ацалоговым инвертором 11 в напряжение:1589293 11(, - -Ц,)- 0,65 Вюкоторое преобразуется аналого-цифровым преобразователем 12,1 в код ОООС(2). Этот код поступает на цвФ- роаналоговый преобразователь 13.1 и преобразуется в на ряженке БОдп 1:=0 В. Это напряжение усилителем 14.1 разностного сигнала вычитается иэ выходного напряжения инвертора О, и результат умножается на коэЬ- фйциент К: К(фа О,ап) Это напряжение преобразуется аналого-цифровым преобразователем 12,2 в код 0110(2), который подается на циФроанапоговый преобразователь 13.2 и преобразуется в напряжение Бв ш 6 В. На выходе усилителя 14.2 раэностного сигнала напряжение становится равным 12 = К(О - Ца,.г) = 10(6,5-6) = 5 В,(9)+ О) = -1,15 В; 4 8+ 5+5+3 1 Таким образом, аналого-разрядный преобразователь 2.1 преобразует аналоговое напряжеиие Б (г) = -0,65 В в три разрядных напряжения: И Ц г(г)+ 1) - -0,35 В, Согласно (11) сумма входных величин аналогового сумматора 1,2 раск(г 1 ладывается иа цепую часть 0 ( дробО) О) ную часть 1)г(г) и величину 0 г(г)ха 0(0,65-0) 6)5 В. (8) Ф )1 ь(г) 81+ %(г)82 + 112+ Нг(ь)1К"цап 1 11 цапг+ К 32 И (г) (ъ)1 О 112(г) + г(г) + Ою112(г)рактериэующую превышение основаниясистемы счисления, Эти величины являются соответственно выходным напряжением данного разряда, напряжениемзаема и напряжением переноса.Аналого-разрядные преобразователи2,1 и 2.3 работают аналогичным обра"зом. На их выходах появляются напря жени яЫ , (г) ФО 112( ) 2 В 112 О) (2) Ы 15 02(р)- "ОВ; Бд(з) = 7 В; Бгв) = 2,5 В.(з)Напряжение заема У (,) = 5 В поступает на (ш+2)-й вход аналогового сумматора 1.2, напряжение заема Б ( ) =и)= 5 В поступает на (ш+2)-й вход анало"гового сумматора 1.3. В результатена выходах этих сумматоров появляютсянапряжения Н (г) = -0 1 ( -- 6 + --8+5+3 1 4 4(1поступает на (ш+1)-й вход аналогового сумматора 1.1, напряжение переноса(11451)г= 1 В поступает иа (ш+1)-й входаналогового сумматора 1.2. В результате на выходах этих сумматоров появляются напряжения; Б (г) = -0 1(" - ф 6 + - - 8 + 5 + 1)3 14 4 55-125 В.Эти напряжения преобразуются аналого-разрядными преобразователями 2.1 и 2.2 в следующие сигналы:= ОВЯ(1 фИ2(г)ф 5 На этом процесс работы устройст-ва заканчивается, На выходах устройства присутствуют напряжения:(г) (г) гБг(,) ЗВ Уг(г) 2 В 1 г - Ие что соответствует разрядному представлению числа 322, Аналоговый остаток величиной 2,5 В присутствует наЮвыходе Б ( ) и может быть использован для повышения точности вычислений,Формула изобретения Разрядно-аналоговый сумматор,содержащий и (где и = 1,2,) аналоговых сумматоров с (в+2) входами (где ш = 1,2, ),ш входов которых соединены соответственно с ш-входными и-разрядными шинами, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения Функц ионапьных воэможностей за счет умножения входных величин на дробные масштабные коэффициенты, в него введены п аналого-разрядных преобразователей, каждый из которых состоит из аналогового инвертора, первого и второго аналого-цифровых преобразователей, первого и второго цифроаналоговых преобразова 35 телей и первого и второго усилителей разностного сигнала, причем выходы аналоговых сумматоров соединены с информационными входами соответствующих аналого-разрядных преобразователей, первые выходы г-х (где2,3. п) аналого-разрядных преобразователей соединены с (ш+1)-ми входами (г)-х аналоговых сумматоров,45 вторые выходы и аналого-разрядных преобразователей образуют выходную и-разрядную шину, третьи выходы 3-х (где 3 = 1,2,п) аналого-разрядных преобразователей подключены к (ш+2)-м входам Ц+1)-х аналоговых сумматоров, первый выход первого аналого-разрядного преобразователя и третий выход п-го аналого-разрядного преобразователя являются соответственно выходом переноса старшего разряда и выходом заема младшего разряда устройства, (ш + 2)-й вход первого аналогового сумматора и (в+1)-й вход и-го аналогового сумматора являются соответственно входом заема старшего разряда и входом приема переноса младшего разряда устройства, входы опорного напряжения всех аналого-разрядных преобразователей подключены к шине положительного опорного напряжения устройства,информационный вход каждого аналого-разрядного преобразователя через последовательно соединенные аналоговый инвертор, первый аналого-цифровой преобразователь и первый цифроаналоговый преобразователь подключен к первому выходу аналого-разрядного преобразователя и первому входу первого усилителя разностного сигнала, второй вход которого соединен с инФормационным входом первого аналогоцифрового преобразователя, вход опор ного напряжения которого подключен к входу опорного напряжения аналого-. разрядного преобразователя и входа, опорного напряжения первого и второго цифроаналоговых преобразователей и второго аналого-цифрового преобразователя, информационный вход которо го соединен с выходом перво го усилителя разностного сигнала, а выход через второй цифроаналоговый преобразователь подключен к второму выходу аналого-разрядного преобразователя и первому входу второго усилителя разностного сигнала, выход которого является третьим выходом аналого-разрядного преобразователя, а второй вход соединен с выходом первого усилителя раэностного сигнала.589293 Шевкун Ффственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужг л. Гагарина, 1 Произв Редактор Заказ. 25 ВНИИПИ Го Составитель В,Алекперов,Долннич Техред А.Кравчук Корр ект Тираж 5 ЬЗ Подписное дарственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СЧСР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5