Разрядно-аналоговый сумматор

Разрядно-аналоговый сумматор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к вычислительной технике, например к разрядноаналоговым сумматорам и может быть использовано в качестве базового блока для синтеза матыричных умножителей, функциональных преобразователей и другихы разрядно-аналоговых устройств. Целью изобретения является расширение функциональныых возможностей разрядноаналоговых сумматоров за счет умножения входных величин на дробные масштабные коэффициенты, что достигается введением аналогоразрядных преобразователей и организаций как переносов из младших разрядов в старшие, так и заемов из старших разрядов в младшие. Устройство содержит N аналоговых сумматоров 1 (где N - количество разрядов), N аналого-разрядных преобразователей 2, M (где M - количество слагаемых) входных N-разрядных шин 3 и 4, вход 5 приема переноса младшего разряда, вход 6 заема старшего разряда, шину 7 положительного опорного напряжения, выходную N-разрядную шину 8, выход 9 заема младшего разряда, выход 10 переноса старшего разряда. Аналого-разрядный преобразователь содержит аналоговый инвертор 11, два аналого-цифровых преобразователя, два цифроаналоговых преобразователя, два усилителя разностного сигнала. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSVÄÄ 1589293 А1 (g))g G 06 G 7/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ф мбв

1 Г

К А STOPCH0MY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИ))М

ПРИ VHHT СССР

1 (21) 4486809 24-24 (22) 20.06.88 (46) 30 .08.90. Бюл. Р 32 (71) 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 СССР У 423132, кл. С 06 G 7/14, 1971.

Авторское свидетельство СССР

Ф 423133, кл. G 06 С 7/14, 1971.

2 (54) РАЗРЯДНО-АНАЛОГОВ11Й СУММАТОР (57) Изобретение относится к вычислительной технике, например к разрядноаналоговым сумматорам и может быть использовано в качестве базового блока 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 старЩ

1589293

У = К,х + g

m - количество слагаемых) входных иразрядных шин .3 и 4, вход 5 приема переноса младшего разряда, вход 6 заема старшего разряда, шину 7 полоИзобретение относится к вычислительной технике, в частности к гибридной вычислительной технике,,и может быть использовано в качестве базового блока для синтеза матричных умножителей, функциональных преобра- 20 зователей и других разрядно-аналоговых устройств.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства за счет умножения входных вели- 25 чин на дробные масштабные коэффициенты.

На фиг.1 приведена схема разрядноаналогового сумматора для частного случая, когда количество разрядов

n = 3, количество слагаемых m = 2,", на фиг. 2 — вариант выполнения аналого-разрядного преобразователя.

Разрядно-аналоговый сумматор (фиг.1) содержит и аналоговых сум- 35 маторав 1.1, 1.2, 1.3 с (m+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 40 разряда, вход 6 заема старшего разряда, шину 7 положительного опорного напряжения, выходную и-р азрядную шину 8, выход 9 заема младшего разряда, выход 10 переноса старшего раэря- 45 да °

Аналого-разрядный преобразователь (фиг. 2) содержит аналоговый инвертор

11, два аналого-цифровых преобразователя 12.1, 12.2, два цифроаналоговых 50 преобразователя 13.1, 13,2, два усилителя 14,1 и 14.2 раэностного сигнала.

Разрядность аналого-цифравых и циЖроаналоговых преобразователей зависит 55 от используемой системы счисления следующим образом, жительного опорного напряжения, выходную п-разрядную шину Я, выход 9 заема младшего разряда, выход 10 переноса старшего разряда. Аналогораэрядный преобразователь содержит аналоговый инвертор, два аналого-цифровых преобразователя, два цифроанало говых преобразователя, два усилителя разностного сигнала, 2 ил.

I где Ь - разрядность преобразователей;

К вЂ” основание системы счисления; ()- оператор ближайшего целого, большего или равного исходному значению.

Устройство работает следующим образомм.

При работе устройства в системе счисления с основанием, равным десяти, разрядность L преобразователей, входящих в состав аналого-разрядных преобразователей 2, равна четырем.

Для удобства описания работы устройства предположим, что единице входного сигнала соответствует напряжение величиной 1 В.

Тогда величина напряжения U „,подаваемого на шину 7 положительного опорного напряжения устройства, должна быть равной 10В.

Разрядно-аналоговый сумматор выполняет операцию вида:

Представим (1 ) в раэ р ядной форме и T)

У x< n ч х х = х ° х, х,, (2)

I I

У Х ! х

v v где у, х,, х — разрядные векторы, формируемые следующим образом: и

1 1 i =-! ! (3)

j- I где К вЂ” основание системы счисления.

Рассмотрим изложенное на примере, когда К 10, и = 3, g, = 3/4, 1/4 х = 268 х = 485. Тогда в соответствии с (1) результат операции должен быть у = — „-- ° 268 + — - ° 485 =

322,25.

1589293 2(1-s) 2(1+1) ) 1 (5) Устройство работает по следующему алгоритму: а) операция "округления" М, заключающаяся в выделении в каждом разряде дробной части, умножении ее на величину К 10 и передаче результата в соседний младший разряд; б) операция переноса П, аналогичная обычному переносу в цифровых сумматорах. у = P(M(g,z< + g х )) 2,5 2

П(М 6,5 ) =1 1 5+6

7,25 5+7

2 3

ll =2

12 2. (4) Таким образом, имеем результат:

1-(I о 4 у=,7 10 у = 2 10 +

1=!

+ 2 ° 10 + 3 ° 10 = 322. (2

При необходимости дробная часть младшего разряда может сохраняться и использоваться в качестве дополнительного аналогового разряда. Ее значение лежит в непрерывном отрезке (О,...,К).

Величины сопротивлений резисторов во входных ветвях аналоговых сумматоров 1, ведущих ко входным шинам, 3 и 4, выбираются обратно пропорциональными масштабным коэффициентам, на которые должны умножаться переменные х и х . В данном примере они равны соответственно R/9 q

= 4R/3 и R/92 = 4R. Величина сопротивления резисторов в цепях обратной связи сумматоров 1 выбирается обратно пропорциональной основанию системы счисления К (R/10), Величина сопротивления резисторов во входных (m+1) - х и (m+2)-х ветвях аналоговых сумматоров l,ведущих к выходам аналого-разрядных преобразователей 2, выбирается единичной.

Тогда

Q ((j) K (g U () + g2Ug(l)

1 где U

1()

5 напряжение на выходе аналогового сумматора

liнапряжение на i-ом pasряде входной и-разрядной шины 3i; напряжение на 1-ом раз" ряде входной и-разрядной шины 4i; напряжение на третьем выходе (i-1)-го аналогоразрядного преобразователя 3i-Д напряжение на первом выходе (i+1)-го аналогоразрядного преобразователя ф+1), " () 10 (Э)

2(1-s) !

U (1) (12(1«) Иэ (5) следует

Э() 4 "(1) 3

U1() Ою1 (4

25 (Э) ()

2(-1 ) 2(1+() (6) В начальный момент времени на

30 и-разрядные шины 3 и 4 подаются входные сигналы, а именно: на вход 3.1 напряжение 2В; 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 1 появляются напряжения:

40 3

U ° ° =. -О 1(--- ° 2 + — — 4 + О+О) 1

<(! 4 4

= -0,25 В;

3 1

45 ((2) 4

U =-О 1(--- ° 6+- — 8 +

+ 0 + О) = -0,65 В;

3 1

Ц (° = -0 1(---1 8 + — — ° 5 + ® 4 4

+ О+О) = -0,725 В.

Эти напряжений подаются на входы аналого-разрядных преобразователей 2.

Рассмотрим подробнее работу аналого-разрядных преобразователей на при" мере второго разряда. Напряжение

U = -0,65 В инвертируется ацалоговым инвертором 11 в напряжение:

1589293

1О

К(u в,ап <-) !

+О) =-1,15 В; () !

12(г) ОВв (г)

"г(г) = 6В1

1!г(г) = 5В, "цап

Нцап2

40 (»)50

+ 1) = -0,35 В, Н(1 ц1 (г) О у 65 В, которое преобразуется аналого-цифровым преобразователем 12,1 в код

ОООС(2). Этот код поступает íà цвФ-. роаналоговый преобразователь 13.1 и преобразуется в напряжение Б д := О В. Это напряжение усилителем

14. 1 разностного сигнала вычитается иэ выходного напряжения инвертора

Un и результат умножается на коэф@йциент К:

l0(0,65-О) 6,5 В. (8) Это напряжение преобразуется аналого-цифровым преобразователем 12,2 в код 0110(2), который подается на 20 цифроанапоговый преобразователь 13.2 и преобразуется в напряжение Бв а„ =

6В. На выходе усилителя 14.2 раэностного сигнала напряжение становится- равным

25 2 (Цапг)

- 10(6,5-6) = 5 В, (9) Таким образом, аналого-разрядный 30 преобразователь 2.1 преобразует аналоговое напряжеиие U (g! = -0,65 В в три разрядных напряжения:

Подставляя (S) в (9), получаем:

К "ц К !1ь,ап, Uganг U) ° (1О)

Используя (7) и (6) для i = 2, 45 приходим к следующему соотношению: (М (i)

U>(<) В < + Нцг)82 + U2()+ U2(>)

К"цап "цавг+ К " 2 " (О (г) (э)

- !О и2(г) + U«,ö+ 0„! И«», Согласно (11) сумма -входных величин аналогового сумматора 1,2 . раск(г! ладывается иа цепую часть U дроб(Ъ) (s) ную часть 1!2(г) и величину 1!г(г)„характериэующую превышение основания системы счисления, Эти величины являются соответственно выходным напряжением данного разряда, напряжением заема и напряжением переноса.

Аналого-разрядные преобразователи

2,1 и 2.3 работают аналогичным образом. На их выходах появляются напряжения (1 (г) Ф

U2(1) = ОД! Ug(s) = 2B; !1г(1) = 5B; (1) (2) (3) (12(з) ОВ; 11г(з) = 7В; Бгв) = 2,5 В. (з)

Напряжение заема U <,) = 5 В поступает на (m+2)-й вход аналогового сумматора 1.2, напряжение заема и)

= 5B поступает íà (m+2)-й вход анало" гового сумматора 1. 3. В результате на выходах этих сумматоров появляются напряжения

U(г1= О 1 (6+ — - 8+5+

3 1 г — 4 4

U<(>)=-О,1(4 8+ 4 ° 5+ 5+ 0) 3 1

= -1,225 В.

Эти напряжения преобразуются аналого-разрядными преобразователями 2.2 и 2.3 в следующие сигналы: () (г) ()

Нг(г) = 1В; U2(2) = 1В; Ug(g) = 5B;

О ) (г)

Ug(g) = 1В; 11г(э) = 2В1 U (g) * 2,5В.

Напряжение переноса 11г(г) — = 1 В (1) поступает на (m+1)-й вход аналогового сумматора 1.1, напряжение переноса (11

U<(>)= 1В поступает иа {m+1)-й вход аналогового сумматора 1.2. В результате на выходах этих сумматоров появляются напряжения:

U() =.-О !(2+ — - 4+О+

3 . 1

U (21 = -Π1(" — 6 + - — 8 + 5 + 1)

3 1

4 4

** -1„25 В, Эти напряжения преобразуются аналого-разрядными преобразователями 2.1 и 2.2 в следующие сигналы:

1589293

9

U(г) = ЗВ ° UI ) = 5 В»

2(1) 2(() (г) (3)

Uг(г) = 2В1 Бг() U() = ОВ г (<) (() г(г) 20

На этом процесс работы устройст- ва заканчивается, На выходах устройства присутствуют напряжения: (г) (г) г

Бг(,) ЗВ; Уг(г) — 2В» Uz(>) 2В»

I что соответствует разрядному представлению числа 322, Аналоговый остаток величиной 2,5 В присутствует на

Ю выходе U () и может быть использован для повышения точности вычислений, Формула изобретения

Pазрядно-аналоговый сумматор,содержащий и (где и = 1,2,...) аналоговых сумматоров с (m+2) входами (где m = 1,2, ),m входов которых соединены соответственно с m-входными и-разрядными шинами, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью расширения функц ионапьных воэможностей за счет умножения входных величин на дробные масштабные коэффици- ЗО енты, в него введены п аналого-разрядных преобразователей, каждый из которых состоит из аналогового инвертора, первого и второго аналого-цифровых преобразователей, первого и второго цифроаналоговых преобразова35 телей и первого и второго усилителей разностного сигнала, причем выходы аналоговых сумматоров соединены с информационными входами соответствующих аналого-разрядных преобразователей, первые выходы i-х (где

2»3».. n) аналого-разрядных преобразователей соединены с (m+1)-ми входами (i-1)-х аналоговых сумматоров, 45 вторые выходы и аналого-разрядных преобразователей образуют выходную и-разрядную шину, третьи выходы j-x (где j = 1,2,...n-1) аналого-разрядных преобразователей подключены к (ш+2)-м входам (j+1)-х аналоговых сумматоров, первый выход первого анало го-разрядного преобразователя и третий выход п-ro аналого-разрядного преобразователя являются соответственно выходом переноса старшего разряда и выходом заема младшего разряда устройства, (m + 2)-й вход первого аналогового сумматора и (m+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 аналс; о-. разрядного преобразователя и входа; опорного напряжения первого и второго цифроаналоговых преобразователей и второго аналого-цифрового преоб-! разователя, информационный вход которо го соединен с выходом перво ro 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

Составитель В,Алекперов

Техред А,Крав ук

Корректор С.Шевкун

Ф

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Редактор А.Долннич

: Заказ. 2542

ВНИИПИ Государственного

113035, Тираж 563 Подписное комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5