Множительно-делительное устройство

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 18. 10. 79 (21) 2830653/18- с присоелинением заявки .% 6 06 6 7/16 Гесударственный ком 3) Приорите СССР по делам нэовретеннй к аткрытнй) Заяви ОЖИТЕЛЬНО-ДЕЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВ ограниченвходных сигастойки и ед т елиьни омпаа ами ф клю преговых сигналовПоставленна что в множител ройство, содер достигается тем ительное ус 1- енератор сиоел нок Изобретение относится к аналоговой и аналого-цифровой вычислительной технике и может быть. использовано . в вычислительных машинах, моделирующих установках и других областях измерительной техники.Известны устройства для определения отношения двух напряжений, реализуемые с помощью аналоговых вычислительных устройств.Недостатки этих устройств - напряжение смещения числителя, напряжение смещения знаменателя, порешность масштабного коэффициентанелинейность Ю(Оттд, Ози), и, какствие, трудность настройки., Известно также множительно-дтельное устройство (ИДУ), исползующее принцип аналого-цифровогпреобразования, состоящее из коратора, квантующего генераторача, счетчика, цифроаналоговогообразователя ЦАП), умножителя и ттового генератора 1.1 1. Недостаток этого ИДУй динамический диапа алов, а также сложность изготовления умножителя.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является множительно делительное устройство, состоящее из генератора синхроимпуль сов, компаратора, схемы И, двухпозиционного ключа, входного вентиля и запоминающего устройства 21.Недостаток этого МДУ ограниченные функциональные возможности устройства и, как следствие этого, ограниченный диапазон входных сигналов, так как, исходя из принципа работы ЛЦП, отношение числителя к знаменателю должно быть всегда меньше 1. ь изобретения - расшиского диапазона входных84094 хроимпульсов, генератор тактовых импульсов, двухпозиционный ключ, одининформационный вход которого является входом делителя устройства, счетчик, цифроаналоговый преобразователь, первый вход которого подключенк выходу счетчика, первый компаратор,первый вход которого подключен квыходу цифроаналогового преобразователя, второй вход первого компаратОра 10является входом первого сомножителяустройства, введены блок управления,усилитель с регулируемым коэйфициентом усиления, второй компаратор, резистивный делитель напряжения, сдвиговый регистр, первый вход которогоподключен к генератору синхроимпульсов и к первому входу блока управления, второй вход - к генератору тактовых импульсов и ко второму входублока управления, третий вход подключен к выходу второго компаратора ик третьему входу блока управления, выход сдвигового регистра подключен куправляющим входам резистивного делителя напряжений и усилителя с регулируемым коэффициентом усиления,первый вход второго компаратора подключен к выходу усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, второйвход второго компаратора подключен ковходу первого сомножителя устройства, информационный вход резистивного делителя напряжений подключен ковходу второго сомножителя устройства,выход резистивного делителя напряжений подключен ко второму информационному входу ключа, управляющий входкоторого подключен кпервому выходублока управления, а выход двухпозиционного ключа подключен ко входуусилителя с регулируемым коэффициентом усиления, выход которого подключен ко второму входу цифроаналогового преобразователя, выход первого ком 5паратора подключен к четвертому входублока управления, второй выход блокауправления подключен ко входу счетчика. 50Кроме того, блок управления содержит трехвходовый элемент И, сдвиговый регистр, и элементов И и инвертор, выход инвертора и информационный вход сдвигового регистра объединены и являются первым входом блока управления, первый вход трехвходового элемента И является вторым вхо дом блока управления, второй вход 2 4трехвходового элемента И являетсятретьим входом блока управления,первые входы и элементов И объединены и являются четвертым входом блока управления, вторые входы и элементов И подключены к и разрядным выходам сдвигового регистра (и+1)-ый выход которого подключен к третьемувходу трехвходового элемента И и является первым выходом блока управления, выход инвертора, выходы и элементов И и вторые входы иэлементов И являютсявторым выходом блокауправления,На фиг. 1 представлена блок-схемамножительно-делительного устройства;на фиг, 2 - функциональная схема блока управления: на Фиг, 3 - принципиальная схема усилителя с регулируемымкоэффициентом усиления; на фиг. 4резистивный делитель напряжения. Множительно-делительное устройствссодержит резистивный делительнапряжения, двухпозиционный ключ 2, усилитель 3 с регулируемым коэфФициентомусиления, сдвиговый регистр 4, компаратор 5, компаратор 6, цифроаналоговый преобразователь 7, счетчик 8,блока 9 управления, генераторы 10 тактовых и синхроимпульсов 11. Блок 9управления содержит трехвходовый элемент И 12, сдвиговый регистр 13, иэлементов И 14 и инвертор 15,Аналого-цифровой преобразователь,в который входит компаратор 6, цифроаналоговый преобразователь 7, счетчик 8 и блок 9 управления, построенпо методу поразрядного уравновешивания.Множительно-делительное устройствоработает следующим образом.В первом случае напряжение первого сомножителя (О,)меньше напряжения делителя (0), т.е. О ( О,Припоступлении первого синхроимпульса сгенератора 11 синхроимпульса блок 9управления подключает двухпозиционный ключ 2 ко входу делителя устройства. Этот же импульс записывает впервый разряд сдвигового регистра 4сигнал логической "1", которая устанавливает коэффициент усиления К усилителя 3 равным 1 (К=1) .Так как ОО, то компаратор 5сравнивая напряжение Ос напряжением 0 К , дает разрешение блоку9 управления начать аналого-цифровоепреобразование и запрещает прохож840942 20 дение тактовых импульсов с генератора 10 тактовых импульсов на сдвига вый регистр 4, После окончания оцифровки в счетчике 8 записан код Н= Для аналого-цифрового преобразования5 необходимо и импульсов, где и -число разрядов счетчика 8. Следующим тактовым и +1 импульсом блок 9 управления подключает двухпозиционный ключ 2 к резистивному делителю 1 на пряжения. В первом случае, когда О,1Ов , напряжение, подключаемое через ключ 2 к усилителю 3, равно напряжению на второй входной клемме (О). С выхода цифроаналогового преобразователя 7 получаем результат 01 Ъ)ре 11 цй 1 ОК 2,1 О 2 Множительно-делительное устройство во втором случае, когда О ) О, работает следующим образом.При поступлении первого синхроимпульса с генератора 11, блок 9 управления подключает ключ 2 ко входу делителя устройства (О). Этот же импульс записывает в первый разряд сдвигового регистра 4 сигнал логической "1", которая устанавливает коэффициент усиления К усилителя 3 равным 1. (К=1), Поскольку О 1 ) О ком. паратор 6 дает разрешение на прохождение тактовых импульсов с генератора 10 в сдвиговый регистр 4 и не дает35 разрешение на начало аналого-цифрового преобразования блоку 9. Каждым импульсом тактовой частоты сигнал логической "1" из младшего разряда сдвигового регистра 4 продвигается в старшие и изменяет коэффициент усиления усилителя 3 до тех пор, пока ОК станетО . Как только это произошло компартор 5 останавливает сдвиговый регистр 4 и дает разрешение на аналого-циФровое преобразование блоку 9При появлении сигнала логический И 11в соответствующих разрядах сдви 50 гового регистра 4 изменяется коэффициент деления резистивного делителя 1 напряжения. После окончания оцифровки, для которой требуется и импульсов, в счетчике 8 записан код й=55 Следующим и+1 тактовым импульсом блок 9 управления подключает двухпозиционный ключ 2 к реэистивному делителю 1 напряжения. Во втором случае, когда 6О 17 О , напряжение, подключаемое через двухпозиционный ключ 2 к усилителю 3 равно где- номер замкнутого ключа резистивного делителя 1 напряжения (1=1 ". 4 ). С выхода цифроаналогового преобразователя получим результат Поскольку в формуле результата присутствует множитель. то в устройстве выведены соответствующие коэффициенты и , равные 101 1, где 1номер замкнутого ключа резистивного делителя напряжения, Каждый разряд сдвигового регистра подключен к соответствующему ключу усилителя с регулируемым коэффициентом усиления (фиг.3)(1 разряд - к первому ключу, 2 - ковторому и тд.). Коэффициент К изменяется по двоичному закону от К=1,до К=2 , где и - число разрядов в сдвиИговом регистре и счетчике устройства.Число разрядов определяется достижимой точностью аналого-цифрового преобразования. В предлагаемом множительно-делительном устройстве целесообраз"но ограничиться 12-ю разрядами.Резистивный делитель. напряжения состоит из резисторов и ключей К - Ки введенного для избежания перегрузкиусилителя 3 с регулируемым коэффициентом усиления. Выходы резистивногоделителя через ключи объединены в общей точкеКаждый ключ управляетсясоответствующим разрядом сдвиговогорегистра 4, Для 12-ти разрядного множительно-делительного устройства требуется четырехступенчатый резистивный делитель напряжения. Ключи К 1- К,делителя подключены, соответственнок 1,5,8 и 11 разрядам сдвигового регистра,Использование предлагаемого множительно-делительного устройства позволяет обеспечить возможность деленияне только меньшего напряжения на большее, но и наоборот, т.е. 0 О можетбыть1, В соответствии с этйм, расширяется динамический диапазон вход"ных сигналов. По сравнению с цифровыми методами деления и умножениясигналов, использование этого ИДУпозволяет уменьшить обьем аппаратуры, и, как следствие, увеличить еенадежность. По сравнению с известными методами деления сигналов в пред 840942лагаемом изобретении значительно уменьшается трудность настройки. и повышается точность выполнения операции деления до 1(2 младшего значащего разряда АЦП.Формула изобретения1. Множительно-делительное устрой ство, содержащее генератор синхроимпульсов, генератор тактовых импульсов, двухпозиционный ключ, один информационный вход которого является входом делителя устройства, счет чик, цифроаналоговый преобразователь, первый вход которого подключен к выходу счетчика, первый компаратор, первый вход которого подключен к выходу, цифроаналогового преобразователя, 20 второй вход первого компаратора является входом первого сомножителя устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения динамического диапазона входных сигналов, в не го введены блок управления, усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, второй компаратор, резистивный делитель напряжения, сдвиговый регистр, первый вход которого под ключен к генератору синхроимпульсов и к первому входу блока управления, второй вход к генератору тактовых импульсов и ко второму входу блока управления, третий вход подключен к З 5 выходу второго компаратора и к третьему входу блока управления, выход сдвигового регистра подключен к управляющим входам резистивного делителя напряжений и усилителя с регу лируемым коэффициентом усиления, первый вход второго компаратора подключен к выходу усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, второй вход второго компаратора подключен ко 45 входу первого сомножителя устройства, информационный вход резистивного делителя напряжений подключен ко входу второго сомножителя устройства,выход резистивного делителя напряжений подключен ко второму информационному входу двухпозиционногоключа, управляющий вход которого подключен к первому выходу блока управления, а выход двухпозиционного ключа подключен ко входу усилителя с регулируемым коэффициентом усиления,выход которого подключен ко второмувходу цифроаналогового преобразователя, выход первого компаратора подключен к четвертому входу блока управления, второй выход блока управления подключен ко входу счетчика,2. Множительно-.делительное устройство по п. 1, о т л и ч а ю ш е е с ятем, что блок управления содержит трехвходовый элемент И, сдвиговый регистр,и элементов И и инвертор, вход инвертора и информационный вход сдвиговогорегистра объединены и являются первым входом блока управления, первыйвход трехвходового элемента И является вторым входом блока управления,второй вход трехвходового элемента И является третьим входом блока управления, первые входы п элементов И объединены и являются четвертымвходом блока управления, вторые входып элементов И подключены к и разрядным выходам сдвигового регистра,(и+1)-ый выход которого подключен ктретьему входу трехвходового элемента И и является первым выходом блока управления, выход инвертора, выходы и элементов И и вторые входы и"1элементов И являются вторым выходомблока управления. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР 0 ф 253450, кл. О 06 О 7/16, 1965.2. Авторское свидетельство СССР Ф 435530, кл. О 06 О 7/16, 1971 (прототип).840942 Сюит Се Сыгы С ееер840942 ф 4 Составитель Т. Сапунова .актор В. Еремеева Техред Т, точка 1 Корректор Г. Решетн9 аз 76 4 Филиал Патент Ужгород, ул, Проектная 7 Тираж 745 ВНИИПИ Государственногопо делам изобретений и 113035 Москва ЖРа Подписиомитета СССРоткрытийушская наб, д