RU1785076C - Аналого-цифровой преобразователь - Google Patents

Abstract

Аналого-цифровой преобразователь предназначен дл  использовани  в качестве функционального преобразовател  дл  ввода аналогового сигнала в измерительно- вычислительный комплекс. Устройство может найти применение в приборостроении, управл ющих и информационно-измерительных системах. В устройстве решаетс  задача расширени  области применени  функциональных преобразователей. Дл  решени  поставленной задачи в устройство, содержащее счетчик, дешифратор, сумматор , цифроаналоговый преобразователь, посто нное запоминающее устройство, регистр , компаратор и блок вычислени , выполненный в виде счетных  чеек на первом регистре, первом сумматоре и триггере кажда , в каждую счетную  чейку введены вторые регистр и сумматор и организованы соответствующие св зи между элементами устройства. Совокупность введенных элементов и св зей, построенных по принципу последовательной декомпозиции и конвейерной композиции, позвол ет осуществить нар ду с аналого-цифровым преобразованием вычисление гиперболического синуса и косинуса 1 ил. (Л С

Description

Предлагаемое устройство представл ет собой функциональный аналого-цифровой преобразователь и предназначено дл  использовани  в приборостроении,управл ющих и информационно-измерительных системах.

Известны аналого-цифровые преобразователи , использующие дл  реализации нелинейной зависимости дробно-рациональные приближени . Недостатком этих устройств  вл етс  понижение класса точности по сравнению с линейным аналого- цифровым преобразованием за счет использовани  прецизионных нелинейных элементов.

Аналогом предлагаемого устройства служит также линейный конвейерный преобразователь . Недостатком этого аналога  вл етс  невозможность получени  функционального преобразовани .

Аналогом предлагаемого устройства, в котором устранены недостатки первых двух аналогов,  вл етс  аналсго-цифропой преобразователь , который выполн ет функциональное преобразование напр жени  в код с обеспечением нелинейной гиперболической зависимости между кодом и напр жением . Недостатком аналога  вл етс  алгоритмический способ вычислени  нелинейной зависимости, уступающий по быст- родейстсию конвейеру.

оо ел о

VJ

О

л

Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности  вл етс  прототип, который обеспечивает выполнение экспоненциального аналого-цифрового преобразовани  на основе быстродействующей конвейерной схемы вычислени . Недостатком прототипа  вл етс  невозможность вычислени  гиперболического синуса и косинуса.

Целью изобретени   вл етс  расширение области применени  за счет большей информативности выходных функций (обеспечени  формировани  выходных сигналов по закону гиперболического синуса и косинуса ).

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в известном устройстве, содержащем сумматор , цифроаналоговый преобразователь, блок вычислений, выполненный в виде последовательно соединенных счетных  чеек на первом регистре, первом сумматоре и триггере кажда , а также счетчик, вход сброса которого соединен со входом сброса регистра и  вл етс  первой шиной начальной установки, вход счета - соединен со входом записи регистра и  вл етс  тактирующей шиной, а выход - соединен со входами дешифратора и посто нного запоминающего устройства, выход которого соединен с первым информационным входом сумматора, второй информационный вход которого соединен с выходом регистра, а выход - соединен с информационным входом регистра, выход цифроаналогового преобразовател  соединен с первым входом компаратора, второй вход которого  вл етс  входной шиной , выход компаратора соединен с входом управлени  сумматора и с информационным входом триггеров счетных  чеек, входы синхронизации которых соединены с соответствующими выходами дешифратора, а выход триггера в каждой счетной  чейке соединен со входом установки режима сложение/вычитание первого сумматора данной счетной  чейки, первый информационный вход которого соединен с первым выходом соответствующего первого регистра, входы начальной установки первых регистров всех счетных  чеек объединены и  вл ютс  второй шиной начальной установки, выход первого сумматора последней счетной  чейки  вл етс  первой выходной шиной, отличающийс  тем, что, с целью расширени  области применени  за счет обеспечени  формировани  выходных сигналов по закону гиперболического синуса и косинуса в каждую счетную  чейку введены вторые регистр и сумматор, причем вход начальной установки второго регистра объединен со входом начальной установки первого реги-

стра данной счетной  чейки, вход установки режима сложение/вычитание второго сумматора объединен с одноименным входом первого сумматора данной счетной  чейки,

второй информационный вход которого соединен с первым выходом соответствующего второго регистра с использованием монтажного сдвига, второй выход которого соединен с первым информационным вхо0 дом второго сумматора данной счетной  чейки, второй информационный вход которого соединен с использованием монтажного сдвига со вторым выходом первого регистра данной счетной  чейки, а выход 5 со входом второго регистра последующей счетной  чейки, выход второго сумматора последней счетной  чейки  вл етс  второй выходной шиной.

Совокупность введенных элементов и

0 св зей, построенных по принципу последовательной декомпозиции и конвейерной композиции позвол ет осуществить вычисление гиперболического синуса одновременносаналогоцифровым

5 преобразованием. Такой подход к решению поставленной задачи в известных автору устройствах не встречалс , из чего следует, что отличи   вл ютс  существенными.

На чертеже представлена схема пред0 латаемого устройства.

Предлагаемое устройство содержит счетчик 1, дешифратор 2, посто нное запоминающее устройство 3, сумматор 4, регистр 5, цифроаналоговый преобразователь

5 6, компаратор 7, первые регистры конвейера 10,11, 121N, вторые регистры конвейера 20, 21, 222IM, триггеры конвейера 30,

31, 323N, первые сумматоры конвейера

40, 41,424N, вторые сумматоры конвейе0 ра 50, 51, 525N, первый вход начального

установа(н.у. 1) соединен со входами сброса счетчика 1 и регистра 5, вход счета счетчика 1 соединен со входом строба записи регистра 5 и соединен со входом тактирующей

5 синхросерии устройства, выход счетчика 1 соединен со входом дешифратора 2 и посто нного запоминающего устройства 3, выход посто нного запоминающего устройства 3 соединен б первым входом сумматора 4,

0 второй вход сумматора 4 соединен с выходом регистра 5, выход сумматора 5 соединен со входами регистра 5 и цифроаналогового преобразовател  6, выход цифроаналогового преобразовател  6

5 соединен с первым входом компаратора 7, второй вход компаратора 7 соединен со входом аргумента устройства, выход компаратора 7 соединен с D-ьходами D-триггеров 30, 31, 33,...,3N и входом управлени  режимом сложение/вычитание сумматора 4, первый , второй, третий, ,.,,М-ый выходы дешифратора 2 соединены соответственно со входами синхронизации триггеров 30, 31,

323N, выходы триггеров 30, 31, 323N

соединены со входами установки режима сложение/вычитание сумматоров 40, 42, 424N, 50, 51, 525N, второй вход начальной установки (н.у. 2) соединен со входами начальной установки регистров 10,11, 121N, 20. 21, 222N. первый выход регистров 10,11,121N, соединен с первым

входом сумматоров 40, 41, 42,...,4N, второй

выход регистров 10, 11, 121N соединен

со вторым входом сумматоров 50, 51,

525N, первый выход регистров 20, 21,

222N соединен со вторым входом сумматоров 40,41. 424N, выходами устройства

 вл ютс  выходы сумматоров 4N и 5N.

Устройство работает следующим образом . При поступлении входного сигнала на вход компаратора 7 происходит сравнение этого сигнала с результатом декодировани  на цифроаналоговом преобразователе б, декодирующем код, снимаемый с выхода сумматора 4. Сумматор 4 осуществл ет сложение начального значени  кода, установленного в регистре 5 сбросом сигнала н.у. 1. и значени  эталонного гиперболического арктангенса, считываемого из посто нного запоминающего устройства 3. Математически эти действи  представл ютс  следующим образом:

-1

02 р -Arth2

Результат сравнени  фиксируетс  в триггере 30 в виде настроечной переменной (.настраивающей первый  рус конвейера на режим сложени  или вычитани  а сумматорах 40 и 50. Математическое представление уравнений, решаемых в первом  русе конвейера, имеет следующий вид:

sign Јi sign 0i Јi Ј i yi.

Однакозапуск действий в конвейере не св зан с работой аналоговой части преобразовател . Конвейер запускаетс  по сигналу н.у. 2 независимо от запуска н.у. 1. После занесени  признака сложение/вычитание в триггер 30 устройство переходит к формированию такого же признака в триггере 31 в соответствии с тактовой частотой С, котора  зависит только от частотных характеристик аналоговой части.

Второй такт ввода аналогового сигнала в устройство осуществл етс  путем инкре- ментации кода в счетчике 1 и выбора следующей эталонной константы из посто нного 5 запоминающего устройства 3. В св зи с тем. что алгоритм вычислени  гиперболического синуса и косинуса по методу цифра за цифрой предусматривает повторные итерационные шаги, т.е. значени  i задаютс 

0 следующим образом: ,1,2,2,3.3.4.4п1 .П-1, на втором такте ввода значени  напр жени  в аналоговой части преобразовател  используетс  в качестве эталонной константы значение Arth Это

5 обеспечиваетс  тем, что данна  эталонна  константа, как и все остальные эталонные константы, записана в посто нном запоминающем устройстве дважды. Результат второго такта фиксируетс  в триггере 31, выбор

0 которого осуществл етс  по сигналу дешифратора 2.

После того, как заполнены значени ми Јi все триггеры - 30.31, 323N, осуществл етс  запуск конвейера по сигналу н.у. 2.

5 Режим сложение/вычитание в сумматорах 40, 41, 424N, 50, 51, 525N к этому моменту уже установлен и в регистрах конвейера 10, 11, 12, 131N, 20, 21, 22, 232N

формируютс  последовательные приближе0 ни  х и у к искомым значени м гиперболического синуса и косинуса. Вычислени  в конвейере обеспечиваютс  соединением элементов между собой. При этом особенно важно, что перекрестные св зи между стол5 бцами конвейера осуществл ютс  со сдвигом разр дов, что позвол ет выполнить умножение на 2 без каких-либо аппаратурных затрат. Сдвиг на один разр д, т.е. при означает, что первый разр д выхода со0 един етс  со вторым разр дом входа и т.д., сдвиг при (2 означает, что первый разр д выхода соедин етс  с третьим разр дом входа и т.д. сдвиг при означает, что первый разр д выхода соедин етс  с четвер5 тым разр дом входа и т.д. Таким образом обеспечиваетс  аппаратный (монтажный, схемный) сдвиг. Количество  русов в конвейере определ етс  метрологическими ха- рактеристиками компаратора 7, т.е.

0 количеством достоверных значений, которые можно получить в аналоговой части схемы . Избыточные разр ды не повли ют на работоспособность схемы и могут быть использованы дл  алгоритмической очистки

Claims (1)

1. 5 результата от аппаратных погрешностей. Формула изобретени  Аналого-цифровой преобразователь, содержащий сумматор, цифроаналоговый преобразователь, блок вычислений, вымолненный в виде посЯе дбватёлъйо со ёдинен- ных счетных  чеек на первом регистре, первом сумматоре, первом сумматоре и триггере кажда , а такжесчетчик, вход сброса которого соединен с входом сброса регистра и  вл етс  первой шиной начальной установки, вход счета соединен с входом регистра и  вл етс  тактирующей шиной, а выход соединен с входами дешифратора и посто нного запоминающего уст- ройст ва, выход которого соединён с первым информационным входом сумматора, второй информационный вход которого соединен с выходом регистра, а выход соединен с инфо рмацйонным входом регистра выход цифроаналогового преобразовател  соединен с первым входом компаратора, второй вход которого  вл етс  входной шиной, выход компаратора соединен с входом управлени  сумматора и с информационными входами триггеров счетных  чеек, входы синхронизации которых соединены с соответствующими выходами дешифратора, а выход триггера в каждой счетной  чейки соединен с входом установки режима слрженйё-вычита- нйе первого сумматора данной счетной  чейки/первый информационный вход которого соединен с первым выходом соответствую

   щёго первого регистра, входы начальной установки первых регистров всех счетных  чеек объединены и  вл ютс  второй шиной начальной установки, выход первого сумма fb plлпоследней счетной  чейки  вл етс  первой выходной шиной, отличаю щ- и й- rd   тем, что, с целью расширени  области применени  за счет большей информативности выходных функций, в каждую счетную  чейку введены вторые регистр и сумматор, причем вход начальной установки второго регистра объединен с входом начальной установки первого регистра данной счетной  чейки, вход установки режима сложение- вычитание второго сумматора объединен с одноимённым входом первого сумматора данной счетной  чейки, второй информационный вход которого соединен с первым выходом соответствующего второго регистра , второй выход которого соединен с первым информационным входом второго сумматора данной счетной  чейки, второй информационный вход которого соединен с вторым -выходом первого регистра данной счетной  чейки, а выход - с входом второго регистра последующей счетной  чейки, выход второго сумматора последней счетной  чейки  вл етс  второй выходной шиной.