Устюйство для сопряжения аналоговой и цифровой вычислительной аппаратуры

Устюйство для сопряжения аналоговой и цифровой вычислительной аппаратуры

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е (826559

ИЗОБРЕТИ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 02.08.79 (2I ). 280804,"/18-21 с присоединением заявки K— (23) П риоритет (53)M. Кл.

Н ОЗ К 1З/Ог

Геоударстввннмй комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 30.04.81. Бюллетень М 16. (53) УДK 681.325. (088.8) Дата опубликования описания 30.04.81 (72) Авторы изобретения!

Л. И. Гончаров, С. В. Горелов, Ю. Ф. Ермаков и И. Г. Шафир-.1

I

1 !

t f

1 (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОПРЯЖЕНИЯ АНАЛОГОВОЙ И ЦИФРОВОЙ

ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ АППАРАТУРЫ

Изобретение относится.к технике аналого-циф рового преобразования сигналов и может быть использовано в гибридных вычислитель ных и измерительных системах для передачи информатцти от аналоговых в цифровые вычислительные устройства.

Известно устройство для сопряжения аналоговой и цифровой вычислительной аппаратуры, содержащее аналого-цифровой преобразователь, усилители слежения и запоминания, блок нормализации сигналов, коммутатор и устройство управления, связанное с аналого-цифровым преобразователем, коммутатором и промежуточными усилителями (1).

Недостатком этого устройства является понижение точности, получение цифрового эквивалента сигналов в тех случаях, когда значение сигнала лежит за пределами исходного рабочего диапазона аналого-цифрового преобразования.

Известно также устройство для сопряжения

20 аналогичной и цифровой вычислительной аппаратур r, содержащее охваченный: резистивной отрицательной обратной связью дифференциальный операционный усилитель, выход которого подсоединен к выходной клемме резистора в цепях прямого и инверсного его входов, соединенных с входной клеммой, ключ, первый вывод которого подключен к прямому входу дифференциального операционного усилителя, а второй — к общей шине устройства, блок знака, вход которого соединен с входной клеммой устройства, выход — с управляющим входом ключа и источник сигнала смещения (2), Недостатком устройства является его небольшой рабочий диапазон.

Цель изобретения — расширение рабочего диапазона и обеспечение постоянства чувстви- тельности устройства.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для сопряжения аналоговой и цифровой вычислительноц аппаратуры, содержащее охваченный резисторной отрицательной обратной связью дифференциальный операционный усилитель, выход которого подсоединен к выходной клемме, резисторы в цепях прямого и инверсного его входов, соединеню-|

59 4 циального операционного усилителя 1 и пе-. рекидным контактом 20 переключателя 17, первый коммутируемый вывод которого соединен с общей шиной б, второй — с выходом источника сигнала смещения 16. Первый .выход логического блока 19 подключен к входу клеммы устройства, а второй — к выходу источника сигнала смещения, выход логического блока 19 соединен с управляющим входом переключающей ячейки 17.

Напряжение, поступающее на входную клемму 4 устройства, может иметь как положительную, так и отрицательную полярность. При этом его предельные значения по абсолютной величине могут вдвое превышать напряжение смещения Осм, формируемое источником 16 сигнала смещения, которое равно по модулю предельно допустимому значению входного сигнала аналого. цифрового преобразователя, подключаемого к выходу дифференциального операционного усилителя 1 предлагаемого устройства.

Величина сопротивлений каждого из резисторов 2, 5, 8 и 18 должна иметь одно и то же значение R, а сопротивление резистора

7 должно равняться его половине, т.е.

3 8265 с входной клеммой, ключ, первый вывод которого подключен к прямому входу дифференциального операционного усилителя, а второй— к общей шине устройства, блок знака, вход которого соединен с входной клеммой устройства, а выход — с управляющим входом ключа,и источник сигнала смещения, введены логический блок, переключатель и резистор, причем выход логического блока соединен с управляющим входом переключателя, первый коммутируемый вывод которого подключен к общей шине устройства, а второй — к выходу источника сигнала смещения и первому входу логического блока, второй вход которого соединен с входной клеммой устройства, 15 а резистор включен между выводом перекидного контакта, переключателя и инверсным входом дифференциального операционного усилителя.

На фиг. 1 изображено устройство для сопряжения аналоговой и дифровой вычислительной аппаратуры; на фиг. 2 представлен график, отражающий зависимость бинарного сигнала на выходе блока знака Ui от-напряжения Овх на входе устройства; на фиг. 3 — график, отображающий зависимость бинарного сигнала на выходе логического блока Uq от напряжения Овх на входе устройства н параметра — напряжения смещения Осм, которое в рассматриваемом примере положи- 3О тельно; на .фиг. 4 — график изменения напряжения на,выходе устройства Оных в зависимости от напряжения Овх íà его входе.

Устройство для сопряжения аналоговой и цифровой вычислительной аппаратуры содержит дифференциальный операционный ycmmтель 1, резистор 2, образующий цепь отрицательной связи, который включен между выходом устройства н инверсным входом 3 диф. ференциального операционного усилителя 1.

Между входной клеммой 4 устройства и инверсным входом 3 дифференциального операционного усилителя 1 включен, резистор 5, образующий цепь инверсного входа. Между входной клеммой 4 устройства и его общей шиной б включены последовательно соединен. ные резисторы 7 и 8, образующие цепь прямого входа. Их общая точка 9 подключена к прямому входу 10 дифференциального операционного усилителя 1. К точке 9 и общей шине б своими выводами 11 и 12 подключен ключ 13, управляющий вход 14 которого соединен с выходом блока знака 15, а вход последнего подключен к входам клеммы 4 устройства.

Устройство со.-держит также источник 16 сигнала смещения, переключатель 17, резистор 18 и логический блок 19. Резистор 18

2 5 8 18

R„=op ц, где R< R5 Кя,11 «и 7 электрические сопро тивления указанных

Э5 резисторов; р, -величина, характеризующая числовое значение электрического сопротивления.

Устройство формиру"т выходную информацию в виде комбинации двух сигналов. Одним из этих сигналов является напряжение на выходе дифференциального операционного усилителя 1, а друтим — двухразрядный двоичный код, первый разряд которого, условно прини45 маемый за старший, получают с выхода блока знака 15, а второй — с логического блока 19.

Принцип работы устройства заключается в функциональном преобразовании входного сигнала путем переключения резисторов, образующих входные цепи дифференциального операционного усилителя 1.

Это переключение осуществляется автоматически по данным анализа знака входного сигнала и сравнения абсолютной величины этого сигнала с наперед заданной установкой. включен между инверсным входом 3 дифферен

Рабочий диапазон входного сигнала разбивается на четыре равных участка, определяе8265 мых следующими соотношениями

1.й у ток: -20с

2-й участок: UcM< Овхас

3-й участок О < 0в, < +U

4-й участок: +U < U „ + 2ц

На первом участке сигнал блока знака 15 имеет отрицательную полярность (фиг. 2), в связи с чем ключ 13 замыкается и нулевой потенциал общей шины 6 поступает на прямой вход 10 дифференциального операционно- 10 го усилителя 1.

Сигнал логического блока 19, соответствующий знаку разности между, модулем напряжения на входной клемме 4 устройства и напряже- . нием смещения, имеет положительную полярность 15 (фиг. 3) и обеспечивает замыкание коммутируемого вывода 20 со вторым коммутируемым выводом переключателя 17, который соединен с выходом источника 16 сигнала смещения, в связи с чем сигнал этого источ- 2О ника поступает через резистор 18 на инверсный вход 3 дифференциального, операционного усилителя 1.

При указанных условиях на выходе устройства формируется напряжение Оных, опреде- 25 ляемое соотношением )ВЬ1Х 81k.

ВЬ1Х ВХ СМ

ВЫХ ВХ

Графическая зависимость, отображающая gp это соотношение, представлена линией 21 на фиг. 4.

Кодовая комбйнация, образуемая сигналами блока знака 15 (u ) и логического блока 19 (Uq), равна цри этом 01 (фиг. 2 и 3). 5

На втором участке вывод перекидного контакта 20 замкнут, а первый коммутируемый вывод переключателя 17 соединен с общей шиной 6 устройства. Благодаря. этому общая шина 6 подключена к инверсному входу 40

3 через резистор 18, Состояние контактов переключателя 17 на втором участке определяется сигналом логического блока 19, который в рассматриваемом случае отрицателен (фиг. 3).

Напряжение на выходе устройства на втором участке опрецепяется выражением

Другим преимуществом является то, что в предлагаемом устройстве нет необходимости

s0 применять дополнительные активные элементы для смещения сигнала.

ЬЫХ ВХ

55 (отрезок 22, фиг. 4).

Кодовая комбинация, образуемая сигналами блока знака 15 и логического блока 19, равна при этом "00" (фиг. 2 и 3).

На третьем участке выходной сигнал блока 15 имеет положительную полярность, благодаря чему выводы 11 и 12 ключа 13 разомкйуты и на прямой вход 10 дифференциаль59 6 ного операционного усилителя 1 поступает напряжение, снимаемое с делителя, образованного

1.езисторами 7 и 8.

Сигнал на выходе логического блока 19 на рассматриваемом участке имеет отрицательное значение. При этом, как было указано выше, вывод перекидного контакта 20 переключателя 17 соединен с общей шиной 6 устройства.

При укаэанных условиях напряжение на выходе устройства определяется соотношением (отрезок 23, фиг. 4).

Кодовая комбинация, образуемая сигналами блока знака 15 и логического блока 19, равна при этом "10" (фиг. 2 и 3).

На четвертом участке переключатель 17 подключает к резистору 18 напряжение U©ö, формируемое источником сигнала 16 смещения. Это имеет место благодаря тому, что сигнал логического блока 19 на рассматриваемом участке является положительным.

Напряжение на выходе устройства определяется выражением . (отрезок 24, фиг. 4).

Кодовая комбинация, образуемая сигналами блока знака 15 и логического блока 19, pasна при этом "11".

Функциональное преобразование, сигнала за счет переключения. резисто-резисторов входных цепей дифференциального операционного усилителя 1 обладает преимуществами по сравнению, например, с возможным смещением сигнала на выходе устройства, так как предлагаемое устройство может работать в меньшем амплитудном диапазоне по выходу, сохраняя по абсолютной величине на всем рабочем диапазоне крутизну зависимости выходного напряжения от входного.

Формула изобретения

Устройство для, сопряжения аналоговой и цифровой вычислительной аппаратуры, содержащее . охваченный резистивной отрицательной

1О Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Управляющие вычислительные машины в

АСЦ технологическими процессами. Под ред.

Т. Харрисона, перев. с англ., М., "Мир", И 1975, т. 1, с. 163.

32655 обратной связью дифференциальный операционный усилитель, выход которого. подсоед ьнен к выходной клемме, резисторы в цепях прямого и инверсного его входов, соединенных с входной клеммой, ключ первый, вывод которого подключен к прямому входу дифференциального операционного усилителя, а второй — к общей шине устройства, блок знака, вход которого соединен с входной клеммой устройства, а выход — с управляющим входом ключа,и источник сигнала смещения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения рабочего диапазона и обеспечения постоянства чувствительности устройства, в него введены логический блок, переключатель и резистор, причем выход логического блока соединен с управляющим входом перекл1очателя,,первый коммутируе9 8 мыи вывод которого подключен к общей шине устройства, а второй — к выходу источ-. ника сигнала смещения .и первому входу логического блока, второй вход которого соединен с входной клеммой устройства, а резистор включен между выводом перекидного контакта переключателя и инверсным входом дифференциального операционного усилителя.

2. "радио". М., Изд-во ДОСААФ, 1978,. No 1 с. 58.

826559

Составитель Г. Шаповал

Техреду. Рейвес Корректор С. Шекмар

Редактор А. Власенко

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 2335/24 Тираж 988 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открьпий

113035, Москва, -35; Раушская наб., д. 4/5