SU840940A2

SU840940A2 - Multichannel analogue-pulse computer

Info

Publication number: SU840940A2
Application number: SU792823893A
Authority: SU
Inventors: Валерий Дмитриевич Майсюков
Original assignee: Предприятие П/Я В-2502
Priority date: 1979-08-14
Filing date: 1979-08-14
Publication date: 1981-06-23

Description

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано, в частности, для оперативной обработки аналого-импульсной информации в. приборах ядерной физики.The invention relates to computer technology and can be used, in particular, for the operational processing of analog-pulse information nuclear physics devices.

По основному авт.св. № 576575 известно многоканальное аналого—импульсное вычислительное устройство, используемое преимущественно для выполнения арифметических операций над амплитудами входных аналоговых импульсов, согласно обобщенному алгоритму следующего вида ^ВЫХ “Д \ (1) 15 где Α^_χ^ - амплитуда импульса на входе 1-го канала,By main auto No. 576575 a multichannel analog — pulse computing device is known, which is used mainly for performing arithmetic operations on the amplitudes of input analog pulses, according to a generalized algorithm of the following form ^ EXIT “D \ (1) 15 where Α ^ _χ ^ is the pulse amplitude at the input of the 1st channel ,

- показатель степени, установленный в i-ом канале, η - полное число входных каналов ,is the exponent set in the i-th channel, η is the total number of input channels,

А„ ~ - амплитуда аналогового импульса на выходе устройства^And „~ is the amplitude of the analog pulse at the output of the device ^

Это устройство состоит из η каналов, каждый из которых содержит пороговый усилитель, вход которого является входом канала и соответствующим входом устройства, а выход соединен с одним входом логарифмирующего блока, другой вход которого подключен к выходу генератора опорного тока, алгебраический сумматор, неинвертирующий вход которого подключен к выходу логарифмирующего блока, инвертирующий вход - к выходу порогового усилителя, а выход соединен со входом формирователя показателя степени, выход которого является выходом канала, выхода каналов соединены с соответствующими входами Многовходового алгебраического сумматора, выход которого через последовательно соединенные антилогарифмирующий блок, другой вход которого подключен к выходу соответствующего генератора опорного тока, и выходной формирователь, другой вход которого подключен к выходу генерато ра тока пьедестала, соединен с выходом устройства, выход антилогарифмирующего блока соединен с дополни-* тельным инвертирующим входом многовходового алгебраического сумматора. ₅ This device consists of η channels, each of which contains a threshold amplifier, the input of which is the channel input and the corresponding input of the device, and the output is connected to one input of the logarithmic unit, the other input of which is connected to the output of the reference current generator, an algebraic adder whose non-inverting input is connected to the output of the logarithmic block, the inverting input is to the output of the threshold amplifier, and the output is connected to the input of the shaper of the exponent, the output of which is the output of the channel, the output to the analo block is connected to an additional inverting input of a multi-input algebraic adder. ₅

Амплитуда выходного сигнала этого устройства с высокой точностью и в широком динамическом диапазоне амплитуд по входам и выходу определяется заранее выбранным алгоритмом обра- 10 ботки согласно формуле [1].The amplitude of the output signal of this device with high accuracy and in a wide dynamic range of amplitudes of the inputs and outputs is determined by a pre-selected processing algorithm according to the formula [1].

Однако известное устройство обладает ограниченными функциональными возможностями и, следовательно, имеет ограниченную область применения 15 из-за фиксированности значений- показателей степени пц в алгоритме обработки в процессе проведения вычислений. В то же время в ряде случает требуется оперативно, т.е. в зависимое- 20 ти, например, от амплитуды специального входного сигнала коррекции или самого входного сигнала, изменять величину показателя степени в каждом канале. Такая необходимость возникает, 25' в частности, при идентификации и спектрометрии потоков тяжелых заряженных частиц методом ΔΕ - Е - детекторов в широком диапазоне изменения их масс, зарядов и энергий. 30However, the known device has limited functionality and, therefore, has a limited field of application 15 due to the fixed values-indicators of the degree of the PC in the processing algorithm during the calculation. At the same time, in a number of cases it is required promptly, i.e. depending on 20, for example, on the amplitude of a special input correction signal or the input signal itself, change the magnitude of the exponent in each channel. Such a need arises, 25 'in particular, in the identification and spectrometry of flows of heavy charged particles by the method of ΔΕ - E - detectors in a wide range of changes in their masses, charges and energies. thirty

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства при сохранении его точности и динамичности диапазона, а именно, обеспечение возможности линейно изменять ве- 35 личину показателя степени в каждом канале в процессе вычислений в зависимости от амплитуды входного сигнала коррекции или одного из самих входных сигналов. 40The purpose of the invention is to expand the functionality of the device while maintaining its accuracy and range dynamism, namely, providing the ability to linearly change the magnitude of the exponent in each channel in the calculation process depending on the amplitude of the input correction signal or one of the input signals themselves. 40

Обобщенный алгоритм работы такого устройства должен иметь вид ¹⁼¹ 45 где С^~ нормирующий алгебраический множитель в i-ом входном канале;The generalized algorithm of the operation of such a device should be of the form ^{1 = 1} 45 where C ^ is the normalizing algebraic factor in the ith input channel;

А - амплитуда аналогового имкоррпульса на входе коррекции . 50 для ι-го канала;A is the amplitude of the analog pulse at the correction input. 50 for the ι-th channel;

возможны варианты ^Ак.орр^^=А ΒΧΐ ^{или A}Koppi^=A-Bx j ^ПРИ ' остальные обозначения те же, что в формуле (1). 5jpossible variants ^A k.orr ^ ^{= A} ΒΧΐ ^{or A} Koppi ^{= A-} Bx j ^П РИ 'other designations are the same as in formula (1). 5j

Кроме того, целью изобретения является повышение производительности измерений, а именно, обеспечение возможности в пределах одной серии из мерений производить вычисления по алгоритмам основного или дополнительного изобретений в зависимости от наличия внешнего сигнала на специальном входе управления. Таким сигналом может случить сигнал от устройства накопления обработанной информации, соответствующий подключению одного из двух секторов его памяти.In addition, the purpose of the invention is to increase the measurement performance, namely, to enable, within the same series of measurements, to perform calculations using the algorithms of the main or additional inventions, depending on the presence of an external signal at a special control input. Such a signal can happen to a signal from a device for storing processed information corresponding to the connection of one of two sectors of its memory.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве введены двухвходовые аналого-импульсные умножители по числу каналов, дополнительный многовходовый алгебраический сумматор и ключевой элемент, причем один вход каждого двухвходового аналогоимпульсного умножителя подключен к выходу алгебраического сумматора соответствующего канала, а другой является входом коррекции показателя степени этого канала, выходы двухвходовых аналого-импульсных умножителей подключены к соответствующим входам дополнительного многовходового алгебраического сумматора, выход которого через ключевой элемент соединен со вторым дополнительным неинвертирующим входом многовходового алгебраического сумматора, управляющий вход ключевого элемента является управляющим входом устройства.This goal is achieved by the fact that two-input analog-pulse multipliers in the number of channels, an additional multi-input algebraic adder and a key element are introduced into the device, moreover, one input of each two-input analog-pulse multiplier is connected to the output of the algebraic adder of the corresponding channel, and the other is the input of the correction of the exponent of this channel , the outputs of two-input analog-pulse multipliers are connected to the corresponding inputs of an additional multi-input algebraic th adder, the output of which is connected through the key member with the second multi-input additional non-inverting input of an algebraic adder, a control input of the key element is the control input of the device.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.The drawing shows a block diagram of the proposed device.

Устройство содержит п входных каналов, каждый из которых содержит пороговый усилитель 1, логарифмирующий блок 2, генератор 3 опорного тока, алгебраический сумматор 4 и формирователь 5 показателя степени т/, а также включает в себя многовходовый алгебраический сумматор 6,антилогарифмирующий блок 7, генератор 8 опорного тока, выходной формирователь 9 и генератор 10 тока пьедестала. Выход порогового усилителя 1 соединен с одним входом логарифмирующего блока 2, к другому входу которого подключен генератор 3 опорного тока, и с инвертирующим входом алгебраического сумматора 4,неинвертирующий вход которого подключен к выходу логарифмирующего блока 2,а выход алгебраического сум матора 4 соединен со входом формирователя 5 показателя степени, выход которого является выходом данного входного канала. Выходы всех входных каналов подключены к многовходовому алгебраическому сумматору 6, вы ход которого в свою очередь, подключен к одному входу антилогарифмирующего блока 7, другой вход которого соединен с генератором 8 опорного тока. Выход антилогарифмирующего блока 5 7 подключен к неинвертирующему входу многовходового алгебраического сумматора 6 и к одному входу выходного формирователя 9, другой вход которого соединен с генератором 10 тока Ю пьедестала.The device contains n input channels, each of which contains a threshold amplifier 1, a logarithmic unit 2, a reference current generator 3, an algebraic adder 4 and a power factor generator 5 /, and also includes a multi-input algebraic adder 6, an anti-logarithm unit 7, generator 8 reference current, output driver 9 and pedestal current generator 10. The output of the threshold amplifier 1 is connected to one input of the logarithmic unit 2, to the other input of which a reference current generator 3 is connected, and to the inverting input of the algebraic adder 4, the non-inverting input of which is connected to the output of the logarithmic unit 2, and the output of the algebraic adder 4 is connected to the input of the shaper 5 exponent, the output of which is the output of this input channel. The outputs of all input channels are connected to a multi-input algebraic adder 6, the output of which, in turn, is connected to one input of the anti-logarithmic unit 7, the other input of which is connected to the reference current generator 8. The output of the anti-logarithmic block 5 7 is connected to the non-inverting input of the multi-input algebraic adder 6 and to one input of the output shaper 9, the other input of which is connected to the current generator 10 of the pedestal current 10.

Кроме того, устройство содержит η двухвходовых аналого-импульсных умножителей 11, дополнительный многовходовый алгебраический сумматор 15 12 и ключевой элемент 13, управляющий вход которого является управляющим входом устройства. Неинйертирующий или инвертирующий характер ι-го входа сумматора 12 опре- 20 деляет знак нормирующего алгебраического множителя С( в формуле(2) соответственно плюс или минус. Величина СЦ определяется коэффициентом суммирования для i-ro входа этого ²⁵ сумматора. Точность реализации линейного закона изменения показателя степени от амплитуды сигнала на входе кор рекции определяется точностью выполнения операции умножения на умножите- ³⁰ле 1 1.In addition, the device contains η two-input analog-pulse multipliers 11, an additional multi-input algebraic adder 15 12 and a key element 13, the control input of which is the control input of the device. The non-inerting or inverting nature of the ιth input of adder 12 determines the sign of the normalizing algebraic factor C (in formula (2), respectively, plus or minus. The value of the SC is determined by the summation coefficient for the i-ro input of this ²⁵ adder. The accuracy of the linear law of change of the indicator the degree of the amplitude of the signal at the input of the correction is determined by the accuracy of the operation of multiplication by multiply - ³⁰ le 1 1.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При отсутствии сигналов на основных входах и входах коррекции сигнал на выходе устройства равен нулю при любом состоянии на управляющем входе.In the absence of signals at the main inputs and correction inputs, the signal at the output of the device is zero for any state at the control input.

Работа устройства при наличии сигналов на основных входах и отсутствии сигналов на входах коррекции, а также при закрытом ключевом элементе 13 аналогична работе устройства по основному изобретению, т.е. амплитуда на выходе i-ro формирователя 5 пропорциональна 1 n , где А_овеличина порога усилителя⁰ 1. Амплитуда же сигнала на выходе всего устройства связана с амплитудами сигналов на основных входах соотношением (1), причем величина показателя степени для. ϊ-го канала фиксирована и равна , что определяется формирователем 5 в этом канале, а его знак - плюс или минус - задается, соответственно, неинвертирующим или инвертирующим характером ί-го входа сумматора 6.The operation of the device in the presence of signals at the main inputs and the absence of signals at the correction inputs, as well as when the key element 13 is closed, is similar to the operation of the device according to the main invention, i.e. the amplitude at the i-ro output of shaper 5 is proportional to 1 n, where A _o is the amplifier threshold value ⁰ 1. The amplitude of the signal at the output of the entire device is related to the signal amplitudes at the main inputs by relation (1), and the magnitude of the exponent for. of the ϊ-th channel is fixed and equal to that determined by the shaper 5 in this channel, and its sign - plus or minus - is set, respectively, by the non-inverting or inverting nature of the ί-th input of the adder 6.

При одновременном поступлении сигналов на i-ый основной вход и i-ый вход коррекции на выходе умножителя формируется сигнал с амплитудой, пропорциональной А_КОрр^-1и ·With the simultaneous receipt of signals at the i-th main input and the i-th correction input, a signal is formed at the output of the multiplier with an amplitude proportional to A _KO pr ^ -1i ·

На выходе сумматора 12, а также на неинвертирующем входе сумматора 6 после ключевого элемента 13 при условии, что последний открыт, амплитуда этого сигнала изменяется в С₄ раз. Совместное действие выходных сигналов с элемента 1 3 и формирователя 5 соответствует воздействию на вход сумматора 6 сигнала с эквивалентной амплитудой, пропорциональной ^χΑκορρΐ)' 1** · В результате на выходе устройства формируется сигнал с амплитудой, равной (А ^гС|Акор|Н.Прм одновременном поступлении сигналов на все входы устройства и при открытом ключевом элементе 13 эквивалентная суперпозиция входных сигналов сумматора 6 пропорциональнаAt the output of the adder 12, as well as at the non-inverting input of the adder 6 after the key element 13, provided that the latter is open, the amplitude of this signal changes C ₄ times. The combined action of the output signals from element 1 3 and shaper 5 corresponds to the effect on the input of adder 6 of a signal with an equivalent amplitude proportional to ^χ Ακορρΐ) '1 ** · As a result, a signal with an amplitude equal to (A ^gC | ^Acor | H. When the signals simultaneously arrive at all the inputs of the device and when the key element 13 is open, the equivalent superposition of the input signals of the adder 6 is proportional

Λ а_бх^ + А_о ' .Λ a _bx ^ + A _o '.

При этом амплитуда сигнала на выходе всего устройства соответствует требуемому алгоритму обработки (2) .In this case, the signal amplitude at the output of the entire device corresponds to the required processing algorithm (2).

Обеспечение с помощью внешнего сигнала управления режимов закрытого или открытого ключевого элемента 13 в пределах одной серии измерений позволяет в первом случае проводить вычисления по алгоритму (1 ) и во второмпо алгоритму (.2 ). Это вдвое повышает производительность сравниваемых измерений в обычных экспериментах, а также позволяет, используя периодическое переключение режимов работы ключевого элемента 13, обеспечить . единство таких измерений в длительных экспериментах с нестационарными физическими процессами (например, с короткоживущими радиоактивными источниками) .Providing, using an external control signal, the modes of the closed or open key element 13 within the same series of measurements, in the first case it is possible to carry out calculations according to algorithm (1) and in the second algorithm (.2). This doubles the productivity of the compared measurements in ordinary experiments, and also allows, using periodic switching of the operating modes of the key element 13, to provide. the unity of such measurements in long-term experiments with non-stationary physical processes (for example, with short-lived radioactive sources).

Таким образом, в предлагаемом устройстве достигнуто расширение функциональных возможностей и повышение производительности измерений.Thus, the proposed device has achieved the expansion of functionality and increase measurement performance.

Claims

1. USSR author's certificate No. 576575, cl. G 06 G 7/12, 1975 (prototype).