Множительно-делительное устройство

Множительно-делительное устройство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советски к

Социапистическик

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 18. 10. 79 (21) 2830653/18-24 (51.) М. Кл.

G 06 G 7/16 с присоединением заявки ¹

Государстеенный комитет

СССР (23) Приоритет

Опубликовано23.06.81 ° Бюллетень № 23

Дата опубликования описания по делам иэооретеиий и открытий (53) УДК681.335 (088. 8) В. Н. Ломакин. В. П. Барков, Н. В. Нечаев, 6. и Т.С. Бачерова (72) Авторы изобретения (7!) Заявитель (54) МНОЖИТЕЛЬНО-ДЕЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к аналоговой и аналого-цифровой вычислительной технике и может быть. использовано . в вычислительных машинах, моделирующих установках и других областях из5 мерительной техники.

Известны устройства для определения отношения двух напряжений, реализуемые с помощью аналоговых вычислительных устройств.

Недостатки этих устройств — напряжение смещения числителя, напряжение смещения знаменателя, погрешность масштабного коэффициента, нелинейность S(u«, u»), и, как след ствие, трудность настройки., Известно также множительно-делительное устройство (ИДУ), использующее принцип аналого-цифрового преобразования, состоящее из компаратора, квантующего генератора, ключа, счетчика, цифроаналогового преобразователя (ЦАП), умножителя и тактового генератора 11 1.

Недостаток этого NgY — ограниченный динамический диапазон входных сиг налов, а также сложность настойки и изготовления умножителя.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является множительно делительное устройство, состоящее из генератора синхроимпульсов, 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, Цель изобретения — расширение динамического диапазона входных анапоговых сигналов.

Поставленная цель достигается тем, что в множительно-делительное устройство, содержащее генератор син84094 хроимпульсов, 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, второй вход первого компаратора 10 является входом первого сомножителя устройства, введены блок управления, усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, второй компаратор, резистивный делитель напряжения, сдви- lS говый регистр, первый вход которого подключен 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 выходу второго компаратора и к третьему входу блока управления, выход сдвигового регистра подключен к управляющим входам резистивного делителя напряжений и усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, первый вход второго компаратора подключен к выходу усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, второй вход второго компаратора подключен ко входу первого сомножителя устройства, информационный вход резистивного делителя напряжений подключен ко входу второго сомножителя устройства, выход резистивного делителя напряжений подключен ко второму информационному входу ключа, 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 второму входу цифроаналогового преобразователя, выход первого ком 5 паратора подключен к четвертому входу блока управления, второй выход блока управления подключен ко входу счетчика.

Кроме 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 4 трехвходового элемента И является третьим 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 третьему входу трехвходового элемента И и является первым выходом блока управления, выход инвертора, выходы п элементов И и вторые входы и-1 элементов И являются вторым выходом блока управления.

На фиг. 1 представлена блок-схема множительно-делительного устройства; на фиг. 2 — функциональная схема блока управления: на Фиг. 3 — принципиальная схема усилителя с регулируемым коэффициентом усиления; на фиг. 4 резистивный делитель напряжения.

Множительно-делительное устройствс содержит резистивный делитель 1 напряжения, двухпозиционный ключ 2, усилитель 3 с регулируемым коэффициентом усиления, сдвиговый регистр 4, компаратор 5, компаратор 6, цифроаналоговый преобразователь 7, счетчик 8, блока 9 управления, генераторы 10 тактовых и синхроимпульсов 11. .Блок 9 управления содержит трехвходовый элемент И 12, сдвиговый регистр 13, и элементов И 14 и инвертор 15.

Аналого-цифровой преобразователь, в который входит компаратор 6, цифроаналоговый преобразователь 7, счетчик 8 и блок 9 управления, построен по методу поразрядного уравновешивания.

Множительно-делительное устройство работает следующим образом.

В первом случае напряжение первого сомножителя (0,1)меньше напряжения делителя (Ug), т.е. U c 0 .При поступлении первого синхроимпульса с генератора ll синхроимпульса блок 9 управления подключает двухпозиционный ключ 2 ко входу делителя устройства. Этот же импульс записывает в первый разряд сдвигового регистра 4 сигнал логической "1", которая устанавливает коэффициент усиления К усилителя 3 равным 1 (К-1) .

Так как U < 0, то компаратор 5,, сравнивая напряжение U с напряжением 0 К, дает разрешение блоку

9 управления начать аналого-цифровое преобразование 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 преобразования

5 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- 10 пряжения. В первом случае, когда

U < U8, напряжение, подключаемое через ключ 2 к усилителю 3, равно напряжению на второй входной клемме (U ). С выхода цифроаналогового преобразователя 7 получаем результат

0 Ъ pq,g 11 2. 01 К 12. 1 U 2

Множительно-делительное устройство во втором случае, когда 0 > U

1 работает следующим образом.

При поступлении первого синхроимпульса с генератора 11, блок 9 управления подключает ключ 2 ко входу делителя устройства (U>). Этот же импульс записывает в первый разряд сдвигового регистра 4 сигнал логической "1", которая устанавливает коэффициент усиления К усилителя 3 рав"1 7 UЗ КоМ паратор 6 дает разрешение на прохождение тактовых импульсов с генератора

10 в сдвиговый регистр 4 и не дает

35 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 U К станет U . Как только это произошло компартор 5 останавливает сдвиговый регистр 4 и дает разрешение на аналого-цифровое преобразование блоку 9 °

При появлении сигнала логический

И II

1 в соответствующих разрядах сдви50 гового регистра 4 изменяется коэффициент деления резистивного делителя

1 напряжения. После окончания оцифровки, для которой требуется и импульсов, в счетчике 8 записан код й=

Следующим и+1 тактовым импульсом блок

9 управления подключает двухпозиционный ключ 2 к реэистивному делителю 1 напряжения. Во втором случае, когда

017 0, напряжение, подключаемое через двухпозиционный ключ 2 к усилителю 3 равно где — номер замкнутого ключа резистивного делителя

1 напряжения (i=1 -. 4 ). С выхода цифроаналогового преобразователя получим результат

Поскольку в формуле результата присутствует множитель. то в устройстве выведены соответствующие коэффициенты n, равные 101, где i номер 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 — ко второму и т..д.). Коэффициент К изменяется по двоичному закону от К=l, до К=2, где n — число разрядов в сдвиг говом 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 вЂ” К

1 и введенного для избежания перегрузки усилителя 3 с регулируемым коэффициентом усиления. Выходы резистивного делителя через ключи объединены в общей точке ° Каждый ключ управляется соответствующим разрядом сдвигового регистра 4. Для 12-ти разрядного множительно-делительного устройства требуется четырехступенчатый резистивный делитель напряжения. Ключи К 1- К, делителя подключены, соответственно к 1,5,8 и ll разрядам сдвигового регистра.

Использование предлагаемого множительно-делительного устройства позволяет обеспечить возможность деления не только меньшего напряжения на большее, но и наоборот, т.е. U (Q может

> быть < 1. В соответствии с этйм, расширяется динамический диапазон входных сигналов. По сравнению с цифровыми методами деления и умножения сигналов, использование этого ИДУ позволяет уменьшить объем аппаратуры, и, как следствие, увеличить ее надежность. По сравнению с известными методами деления сигналов в пред840942 лагаемом изобретении значительно уменьшается трудность настройки, и повышается точность выполнения операции деления до 312 младшего значащего разряда АЦП.

Формула изобретения

1. Множительно-делительное устрой- 10 ство, содержащее генератор синхроимпульсов, генератор тактовых импульсов, двухпозиционный ключ, один информационный вход которого является входом делителя устройства, счет- 15 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 него введены блок управления, усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, второй компаратор, резистивный делитель напряжения, сдвиговый регистр, первый вход которого под- ЗО 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 35 выходу второго компаратора и к третьему входу блока управления, выход сдвигового регистра подключен к управляющим входам резистивного делителя напряжений и усилителя с регу- 40 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 двухпозиционного ключа, 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 второму входу 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 я тем, что блок управления содержит трехвходовый элемент И, сдвиговый регистр, и элементов И и инвертор, вход инвертора и информационный вход сдвигового регистра объединены и являются первым входом блока управления, первый вход трехвходового элемента И является вторым входом блока управления, второй вход трехвходового элемента И является третьим 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 третьему входу трехвходового элемента И и является первым выходом блока управления, выход инвертора, выходы и элементов И и вторые входы n"1 элементов И являются вторым выходом блока управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Ф 253450, кл. G 06 G 7/16, 1965.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 435530, кл. G 06 G 7/16, 1971 (прототип).

840942 б

Составитель Т. Сапунова .

Редактор В. Еремеева Техред Т. точка Корректор Г. Решетник

Заказ 769 7 Тираж 745 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Раушская наб. д. 4/5

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