SU883930A1 - Analogue-digital multiplying device - Google Patents

Analogue-digital multiplying device Download PDF

Info

Publication number
SU883930A1
SU883930A1 SU802868209A SU2868209A SU883930A1 SU 883930 A1 SU883930 A1 SU 883930A1 SU 802868209 A SU802868209 A SU 802868209A SU 2868209 A SU2868209 A SU 2868209A SU 883930 A1 SU883930 A1 SU 883930A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
output
input
digital
voltage
comparator
Prior art date
Application number
SU802868209A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Викторович Павлов
Игорь Александрович Дроздов
Original Assignee
Ростовский Ордена Трудового Красного Знамени Государственный Университет
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ростовский Ордена Трудового Красного Знамени Государственный Университет filed Critical Ростовский Ордена Трудового Красного Знамени Государственный Университет
Priority to SU802868209A priority Critical patent/SU883930A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU883930A1 publication Critical patent/SU883930A1/en

Links

Landscapes

  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

Description

Изобретение относитс  к области вычислительной техники и может быть использовано дл  прецизионного перемножени  аналоговых сигналов. Известны устройства дл  перемноже ни  аналоговых сигналов, содержащие след щий АЦП, состо щий из матрицы резисторов, компаратора, ключей, реверсивного счетчика, генератора тактовых импульсов и множительного ; ЦАПА til Однако механическое увеличение числа ра;зр дов автоматически приводит к уменьшению быстродействи  АПП а следовательно всего множительного устройства. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому объекту  вл етс  аналого-цифровое множительное устройство, содержащее источники пер вого сомножител , второго сомножите л  и опорного сигнала, два цифро-уп равл емых резистора, операционный усилитель и цепь подбора цифровой информации 2. Недостатком этого.устройства  вл етс  недостаточна  точность выпол нени  операции умножени , а повышение точности множительного устройст ва путем увеличени  числа разр дов не  вл етс  перспективным, поскольку уменьшает быстродействие устройства вдвое на каждый дополнительный разр д. Цель изобретени  - повышение очности множительного .устройства без уменьшени  быстродействи . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в аналогоцифровое множительное устройство, содержащее источник первого сомножител , источник второго сомножител , источник опорного сигнала , реверсивный двоичный счетчик, последовательно соединенные первый цифро-управл емый резистор, операционный усилитель и первый фильтр нижних частот, выход которого  вл етс  выходом устройства, второй цифроуправл емый резистор, компаратор и генератор тактовых . импульсов, выход которого подключен к счетному входу реверсивного двоичного счетчика , управл к|щий вход которого подключен к выходу компаратора, а разр дные выходы реверсивного двоичного счетчика подключены к управл ющим входам первого и второго цифро-управл емых резисторов, информационные входы которых подключены с.оотввтственно к ВЫХОДС1М источника первогоThe invention relates to the field of computing and can be used for precision multiplication of analog signals. Devices for intermixing analog signals are known, comprising a following ADC consisting of an array of resistors, a comparator, keys, a reversible counter, a clock generator, and a multiplier; TAPA til However, a mechanical increase in the number of races; The closest in technical essence to the proposed object is an analog-digital multiplying device containing the sources of the first factor, the second multiplier and the reference signal, two digital-adjustable resistors, an operational amplifier and a digital information selection circuit 2. The disadvantage of this device there is insufficient accuracy of the multiplication operation, and improving the accuracy of the multiplying device by increasing the number of bits is not promising, since it reduces the speed CTBA doubled for each additional bit of the object of the invention -. ochnosti multiplier Apparatus increase without performance improvement. The goal is achieved in that an analog-digital multiplying device containing the source of the first factor, the source of the second factor, the source of the reference signal, a reversible binary counter, serially connected first digital-controlled resistor, operational amplifier and the first low-pass filter, the output of which is the output devices, the second digitally controlled resistor, comparator and clock generator. pulses, the output of which is connected to the counting input of the reversible binary counter, the control input of which is connected to the output of the comparator, and the discharge outputs of the reverse binary counter are connected to the control inputs of the first and second digital-controlled resistors, the information inputs of which are connected to. Responsible to the OUT1M source of the first

сомножител  и источника опорного сигнала , выход второго цифро- управл емого резистора подключен к первому входу компаратора, введены второй фильтр нижней частоты, дифференциальный усилитель, сумматор и генератор треугольных импульсов, причем вход второго фильтра нижней частоты подключен к выходу второго цифро-управл емого резистора, выход второго фильтра нижней частоты подключен к инвертирующему входу дифференциального усилител , неинвёртирунмций вход которого подключен к выходу источника второго сомножител , а выход - к первому входу сумматора, второй вход которого подключен к выходу источника второго сомножител , третий вход к ВЫХОДУ генератора треугольных импульсов , а выход - ко второму входу компаратора.the multiplier and reference source, the output of the second digital-controlled resistor is connected to the first comparator input, a second low-pass filter, a differential amplifier, an adder and a triangle pulse generator are input, the second low-pass filter input is connected to the output of the second digital-controlled resistor, the output of the second low-pass filter is connected to the inverting input of the differential amplifier, the non-inverting input of which is connected to the source output of the second factor and the output to the first input of the adder, the second input of which is connected to the output source of the second factor, the third input to output the triangle wave generator, and an output - to a second input of the comparator.

На фиг. 1 приведена блок-схема аналогоцифрового множительного устройства; на фиг. 2 а,б,в - диаграммы , по сн ющие работу устройства.FIG. 1 shows a block diagram of an analog-digital multiplying device; in fig. 2 a, b, c are diagrams explaining the operation of the device.

Аналогоцифровое множительное устройство содержит компаратор 1, цифро-управл емые резисторы (ЦУР) 2 и 3, реверсивный двоичный счетчик 4, генератор тактовых импульсов 5, фильтры нижних частот б и 7, сумматор 8 дифференциальный усилитель 9, генератор треугольных импульсов 10.The analog-digital multiplying device contains a comparator 1, digital-controlled resistors (LRCs 2 and 3), a reversible binary counter 4, a clock generator 5, low-pass filters b and 7, an adder 8 differential amplifier 9, a triangular pulse generator 10.

Операционный усилитель 11, выход цифро-управл емого резистора 2 подключен ко входу фильтра нижних частот 7 и первому входу компаратора 1. Устройство содержит также источники первого сомножител  12, второго сомножител  13 и опорного сигнала 14.The operational amplifier 11, the output of the digital-controlled resistor 2 is connected to the input of the low-pass filter 7 and the first input of the comparator 1. The device also contains the sources of the first factor 12, the second factor 13 and the reference signal 14.

Информационный вход цифро-управл емого резистора 2 соединены с источником опорного сигнала VR, а управл ющие входы - с выходом реверсивного двоичного счетчика 4. Выход фильтра нижних частот 7 соединен с инвертирующим входом дифференциального усилител  9, неинвертирующий вход которого соединен с источником одного из перемножаемых напр жений 1 f и вторым входом сумматора В..Выход дифференциального усилител  9 подключен к первому входу сумматора 8, третий вход которого соединен с выходом генератора треугольного напр жени  10. выход сумматора 8 соеднен со вторым входом компаратора 1, выход которого подключен к управл ющему входу реверсивного счетч-ика 4, к счетному входу которого подключен выход генератора тактовых импульсовThe information input of the digital-controlled resistor 2 is connected to the source of the reference signal VR, and the control inputs are connected to the output of the reversible binary counter 4. The output of the low-pass filter 7 is connected to the inverting input of the differential amplifier 9, the non-inverting input of which is connected to the source of 1 f and the second input of the adder B ... The output of the differential amplifier 9 is connected to the first input of the adder 8, the third input of which is connected to the output of the triangular voltage generator 10. the output of the adder 8 soednen the second input of the comparator 1 whose output is connected to the control input of the reversing-COUNT ika 4, the counting input of which is connected to the output of clock pulse generator

5.Выход цифро-управл емого резистора соединен со входом операционного усилител  11, выход которого соединен со входом фильтра нижних частот5. The output of the digital-controlled resistor is connected to the input of the operational amplifier 11, the output of which is connected to the input of the low-pass filter

6.Информационный вход цифро-управл емого резистора 3 соединен с истоником второго из перемножаемых напр жений 1, а управл ющие входы с выходом двоичного реверсивного счетчика 4.6. The information input of the digital-controlled resistor 3 is connected to the source of the second of the multiplied voltages 1, and the control inputs to the output of the binary reversing counter 4.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

При подаче на вход компаратора 1 аналогового напр жени  V происходит сравнение данного напр жени  с напр жением Vg , образующимс  на выходе цифро-управл емого резистора 2 при суммировании двоично-взвешенных токов от источника опорного напр жени  Vg. Величина напр жени  Vo находитс  в однозначном соответствии с положением аналоговых ключей цифроуправл емого резистора 2, а те, в свою очередь, управл ютс  двоичным кодом с выхода реверсивного счетчика 4, допустим, разность IV-,1. - WoJ О, при этом на выходе компаратора 1 низкий потенциал, реверсивный счетчик 4 работает в режиме вычитани , напр жение уменьшаетс  скачками, равными весу младшего двоичного разр да. При смене знака разности, т.е. при V-,) - |Vot о, компаратор 1, переключитс  в положение с высоким потенциалом и счетчик переключитс  в режи слежени  и будет находитс  в этом положении , пока - VQ оп ть не помен ет знак.,. Таким образом, след щий АЦП (образованный блоками 1, 2, 4 и 5) АЦП работает в режиме рыскань около точки настройки Vo (фиг. 2а) с частотой fy/i, где fr частота тактовых импульсов. При этом эпюры напр жени  на выходе ЦУР 2 будут иметь вид, изображенный на фиг. 2а. При изменении входного напр жени  V в пределах зоны нечувствительности uVo, т.е. когда lV.,t - IVol uVj, характер работы не измен етс , следовательно не измен етс  и Vg, что и определ ет методическую погрешность преобразовани . Как только IVol Vo, след щий АЦП (блоки 1, 2, 4 и 5) начинает обрабатывать в сторону уменьшени  |V-il - IVsl до тех пор, пока - WQ не станет uVg и рысканье возобновитс  уже вокоуг новой точки равновеси  V (фиг. 2а). Дл  уменьшени  зоны нечувствительности в предлагаемом устройстве входной сигнал V суммируетс  в сумматоре 8 с треугольным напр жением с выхода генератора 10, полный размах этого напр жени  равен зоне нечувствительночти AVo. Частота треугольного напр жени  выбираетс  на пор док меньще , чем частота рыскань , т.е. равной f т /io . Допустим V,, находитс  в середине зоны нечувствительности AV5 при этом треугольное напр жение не выходит из зоны (фиг. 26), работа АЦП в этом случае аналогична работе известного. При увеличении, например напр жени  V на величину iV выходное напр жение сумматора 8 увеличитс  на лтл треугольное напр жениеWhen an analog voltage V is applied to the input of comparator 1, this voltage is compared with the voltage Vg formed at the output of the digital-controlled resistor 2 when summing up the binary-weighted currents from the source of the reference voltage Vg. The magnitude of the voltage Vo is in one-to-one correspondence with the position of the analog switches of the digital-controlled resistor 2, and these, in turn, are controlled by the binary code from the output of the reversible counter 4, say, the difference IV-, 1. - WoJ O, while at the output of the comparator 1 is low potential, the reversible counter 4 operates in the subtraction mode, the voltage decreases in jumps equal to the weight of the least significant bit. When changing the sign of the difference, i.e. at V-,) - | Vot о, the comparator 1 switches to the high potential position and the counter switches to tracking mode and remains in this position until - VQ again changes sign.,. Thus, the next ADC (formed by blocks 1, 2, 4, and 5) of the ADC operates in the yoke mode near the Vo tuning point (Fig. 2a) with the frequency fy / i, where fr is the frequency of the clock pulses. In this case, the voltage plots at the output of LRC 2 will look like that shown in FIG. 2a When the input voltage V varies within the deadband uVo, i.e. when lV., t-IVol uVj, the nature of the work does not change, therefore Vg does not change, which determines the methodological error of the transformation. As soon as IVol Vo, the next ADC (blocks 1, 2, 4 and 5) begins to process downward | V-il - IVsl until - WQ becomes uVg and the yaw is resumed in a new equilibrium point V (FIG. 2a). To reduce the dead zone in the proposed device, the input signal V is summed in the adder 8 with a triangular voltage from the output of the generator 10, the full swing of this voltage is equal to the insensitive zone AVo. The frequency of the triangular voltage is an order of magnitude less than the frequency of the yaw, i.e. equal to f t / io. Suppose V ,, is in the middle of the dead band of AV5, while the triangular voltage does not leave the zone (Fig. 26), the operation of the ADC in this case is similar to the work of the known one. When increasing, for example, the voltage V by the value of iV, the output voltage of the adder 8 will increase by l triangle voltage

подниметс  (фиг. 26) и пересечет границу зоны нечувствительности, компаратор 1 в первый момент установитс  в состо ние с логической 1 на выходе , реверсивный счетчик 4 перейдет в режим сложени  и изменит свое состо ние на единицу младшего разр да , это цифровое слово переключит ключи цифро-управл емого резистора 2 так, что на выходе напр жение скачком изменитс  до i . Это напр жение переключит компаратор 1 в положение с логическим О на выходе, счетчик 4 отработает на вычитании на единицу младшего разр да и,таким образом, эту часть периода треугольного напр жени  АЦП будет рыскать в более высокой зоне vjj, а остальную часть периода - в нижней зоне Уд.Напр же- . ние с В з1хода цифро-управл емого резистора 2 подаетс  на фильтр нижних частот 7 и выдел етс  посто нна  составл юща  Уф , Эта посто нна  состав|л юсда  сравниваетс  в дифференциальном усилителе 9 свходным напр жением V, а разность подаетс  на вход сумматора 8. Причем знак этой разности выбираетс  таким образом , чтобы смещение треугольного напр жени  происходило в сторону уменьшени  этой разности. Фильтр нижних частот 7, дифференциальный усилитель и сумматор 8 образуют дополнительный след щий контур, уменьшакмций погрешность от нестабильности - ис .пользуемых элементов и паразитных выбросов выходного напр жени .rises (fig. 26) and crosses the border of the dead zone, the comparator 1 at the first moment is set to a state with logical 1 at the output, the reversible counter 4 goes into the adding mode and changes its state to the low-order unit, this digital word will switch the keys the digital-controlled resistor 2 so that the output voltage jumps to i. This voltage will switch comparator 1 to a position with a logical output O, counter 4 will work on subtraction per unit of the least significant bit and, thus, this part of the period of the triangular ADC voltage will scour in the higher zone vjj, and the rest of the period - lower zone Ud.Napr-. The input voltage of the digital-controlled resistor 2 is supplied to the low-pass filter 7 and the constant component Uf is extracted. This constant composition is compared in the differential amplifier 9 with the input voltage V, and the difference is fed to the input of the adder 8. Moreover, the sign of this difference is chosen so that the displacement of the triangular voltage occurs in the direction of decreasing this difference. The low pass filter 7, the differential amplifier and the adder 8 form an additional tracking loop, reducing the error due to instability — the elements used and spurious output voltage spikes.

На фиг. 2 видно, что плавное изменение входного напр жени  приводит к по влению импульсов рыскань  в одной зоне нечувствительности и к исчезновению их в другой, это, в свою очередь, приводит к изменению напр жени  на выходе фильтра нижних частот на величину - , (т.к-.-рецгг YQ) на каждый импульс, следовательно,дискретность преобразовани  повышаетс  в 10 разf по сравнению с известной, а с ней и точность отслеживани  за входным сигналом. Поскольку управл ющие входы ключей цифро-управл емых резисторов 2 и 3 подключены к одному и тому же цифровому выходу реверсивного счетчика 4, то на выходе цифро-управл емого резистора 3 характер изменени  напр жени  будет такой же как на выходе цифро-управл емого резистора 2. Однако поскольку в качестве опорного напр жени  цифроуправл емого резистора 3 используетс  второе из перемножаемых напр жений V, выходное напр жение на выходе фильтра нижних 11 будет также пропорционально и величине . Таким образом, на управл ющие входы цифро-управл емого резистора 3 подаетс  цифровое слово с выхода реверсивного двоичного счетчика, аFIG. 2 shows that a smooth change in the input voltage leads to the appearance of yaw impulses in one insensitive zone and to their disappearance in another, which, in turn, leads to a change in voltage at the output of the low-pass filter by the value -, (because -.- restig YQ) per pulse, therefore, the resolution of the conversion is increased by 10 times f compared to the known, and with it the tracking accuracy for the input signal. Since the control inputs of the keys of the digital-controlled resistors 2 and 3 are connected to the same digital output of the reversing counter 4, then at the output of the digital-controlled resistor 3, the nature of the voltage change will be the same as at the output of the digital-controlled resistor 2 However, since the second of the multiplied voltages V is used as the reference voltage of the digital-controlled resistor 3, the output voltage at the output of the lower filter 11 will also be proportional to the value. Thus, the control inputs of the digital-controlled resistor 3 are supplied with a digital word from the output of the reversible binary counter, and

на информационный вход подаетс  второе из перемножаемых напр жений М . Это цифровое слово преобразуетс  в аналоговый сигнал Vg,, на выходе операционного усилител  11, это выходное напр жение можно представить в вицеThe second of the multiplied voltages M is fed to the information input. This digital word is converted to an analog signal Vg, at the output of operational amplifier 11, this output voltage can be represented as vice.

4«,(a,.l-4...anO, где а -а„ - коэффициенты равны нулю, если у выходного двоичного слова в4 ", (a, .l-4 ... anO, where a-a„ - the coefficients are equal to zero, if the output binary word in

o данном разр де нуль, и единице, если у входного двоичного слова в данном разр де единип . Величина, стожпа  в скобках, пр мо пропорциональна второму сомножителю V, с точностью доo this bit is zero and one if the input binary word in the given bit is one. The value, in parentheses, is directly proportional to the second factor V, up to

5 младшего разр да, поскольку цифровое слово, выраженное коэффициентами а, алг....а„ получено в результате преобразовани  напр жени  в двоичный код, следовательно5 least significant bit, since the digital word expressed by the coefficients a, al .... a is obtained as a result of voltage conversion to binary code, therefore

0 (,iu-2+...c(na)i;Vi ,0 (, iu-2 + ... c (na) i; Vi,

тогда Ugb,v .then Ugb, v.

Таким образом, можно сделать вывод , что суммирование входного напр жени  с треугольным приводит к 5 уменьшению шага дискретности АЦП, а следовательно и к повышению точнос ( ти умножени  аналоговых напр жений.Thus, it can be concluded that the summation of the input voltage with a triangular one leads to a 5 decrease in the discretization step of the ADC, and consequently, to an increase in the accuracy (multiplication of analog voltages).

Claims (2)

1.Проектирование и применение операционных усилителей. Под ред. Дж. Грэма и др. М., Мир, 1974, с. 364-370.1. Design and use of operational amplifiers. Ed. J. Graham et al. M., Mir, 1974, p. 364-370. 2.Смолов В.Б. и др. Вычислительные машины непрерывного действи . М., Высша  школа, 1964, с. 358361 , рис. VI-23 (прототип).2. Smolov V.B. et al. Continuous computing machines. M., Higher School, 1964, p. 358361, Fig. VI-23 (prototype).
SU802868209A 1980-01-07 1980-01-07 Analogue-digital multiplying device SU883930A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU802868209A SU883930A1 (en) 1980-01-07 1980-01-07 Analogue-digital multiplying device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU802868209A SU883930A1 (en) 1980-01-07 1980-01-07 Analogue-digital multiplying device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU883930A1 true SU883930A1 (en) 1981-11-23

Family

ID=20871596

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU802868209A SU883930A1 (en) 1980-01-07 1980-01-07 Analogue-digital multiplying device

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU883930A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4449117A (en) Encoder tracking digitizer having stable output
US3311910A (en) Electronic quantizer
SU883930A1 (en) Analogue-digital multiplying device
GB1106840A (en) Analog to digital converter
EP0494536B1 (en) Multiplying apparatus
SU1624487A1 (en) Function converter
SU930655A1 (en) Device for analogue-digital conversion
SU1126975A1 (en) Device for representing functions
SU972659A1 (en) Analogue-digital converter
SU1460713A1 (en) Digital program control system
SU1425833A1 (en) Angle encoder
SU1188890A1 (en) Analog-to-digital converting device
SU758190A1 (en) Device for reproducing coefficient variable in time
SU813478A1 (en) Graphic information readout device
SU1262729A1 (en) Shaft turn angle-to-digital functional converter
SU1089603A1 (en) Angle encoder
SU1547069A1 (en) D-a converter
SU900293A1 (en) Multiplying device
SU748442A1 (en) Function generator
SU1425813A1 (en) D-a phase shifter
SU485409A1 (en) Device for generating an analog error signal in a digital tracking drive
SU1621139A1 (en) Tracking a-d converter of low-level signals
US4119959A (en) Multi-bit function generator
SU645172A1 (en) Device for reproducing varying-in-time coefficients
SU943591A1 (en) Device for determination of signal maximum