Преобразователь кода числа из системы остаточных классов в напряжение Советский патент 1984 года по МПК H03K13/03 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для сопряжения вычислительных устройств, функционирующих в системе остаточных классов (СОК) с различными оконечными устройствами, требующими аналогового вывода, а также к технике связи в случае использования кодов СОК в цифровой телефонии. Известно устройство, содержащее счетчик, схему.сравнения кодов, регистр, триггер, йентиль и генератор импулвсов ClJ. Недостатком этого устройства является низкое быстродействие всле ствие того, что число тактов, необходимое для преобразования,равно абсолютной величине преобразуемого числа, а также невозможность непосредственного преобразования кода системы остаточных классов в напряжение. Наиболее близким к изобретению техническим решением является цифро аналоговый преобразователь, содержащий входной регистр, блок счетчиков по модулю, схемы сравнения, схему сборки сигналов сравнения, блоки преобразования линейно изменяющегося напряжения, генераторы линейно изменяющегося напряжения, блок набора эталонных напряжений, преобразователь код-напряжение, блок суммирования напряжений и блок выдачи напряжения, выходы генерато ров линейно изменяющихся напряжений через блоки преобразования линейно изменяющихся напряжений и блоки счетчиков по модулю подключены к входам схем сравнения, другие входы которых соединены с входным регистром, а выходы через схему сборк подключены к входам генераторов линейно изменяющихся напряжений, к преобразователю код-напряжение и блоку выдачи напряжения, другой вхо которого через блок суммирования на пряжений соединен соответственно с выходом преобразователя код-напряже ние и выходом блока набора эталонных напряжений, причем вход последнего подключен к генератору линейно изменяющегося напряжения по наименьшему основанию, а выход счет чика по модулю по наименьшему основанию соединен с другим входом преобразователя код-напряжение L21. Однако известный преобразовател обладает низким быстродействием, так как его быстродействие равняет числу тактов, число которых равно величине преобразуемого кода и, таким образом, максимальное быстро действие составит число тактов, равное Р-1, где Р - величина числового диапазона конкретной СОК. Цель изобретения - повышение быстродействия. Поставленная цель достигается тем, что преобразователь кода числа из системы остаточных классов в напряжение, содержащий входной регистр, состоящий из п подрегистров по основаниям системы остаточных классов (СОК) (п - количество оснований СОК) , группу из п. схем сравнения, группу из п счетчиков по модулю Р- ( , 2, . .. ,п) , элемент И, выходной ключ, блок эталонных напряжений, состоящий из первого двоичного счетчика и первого цифроаналогового преобразователя, второй двоичный счетчик, аналоговый сумматор, второй цифроаналоговый преобразователь, блок управления, состоящий из первого и второго элементов ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ И распределителя импульсов, причем первая и вторая ,группы входов L -ой схемы сравнения подключены к группам выходов 1 -го подрегистра входного регистра и L-ro счетчика по модулю Р( , входы подрегис ров входного регистра являются входами исходного числа преобразователя, выходы L-ых схем сравнения .(-, 2 ,... ,и-1) подключены к соответствующим входам элемента И, выход которого подключен к первому управляющему входу выходного ключа, выход которого является выходом преобразователя, а информационный вход подключен к выходу аналогового сумматора, входы которого подключены к выходам соответственно первого и второго цифроаналоговых преобразователей, группа входов второго.цифроаналогового преобразователя подключена к группе выходов второго двоичного счетчика, первый и второй входы первого и второго элементов ИСКЛЮЧАЮ11БЕ ИЛИ соответственно попарно объединены, второй из них является входом тактовой частоты преобразователя, выход второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключен к входу распределителя импульсов, содержит сумматор по модулю P и дополнительный регистр, группа выходов которого подключена к группе установочных входов счетчика по модулю Р|л, группа . выходов которого подключена к первой группе входов сумматора по модулю РП, вторая группа входов которого является входом константы Р,л преобразователя, а группа выходов подключена к группе входов занесения дополнительного регистра, .счетные входы счетчиков по модулю Pj и второго двоичного счетчика объединены и подключены к выходу первого элемента ИСКЛЮЧАЮГ№Е ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу элемента И, третий вход второго элемента ИСКЛЮ- ЧАЮЩЕЕ ИЛИ объединен с вторым управляющим входом выходного ключа и подключен к выходу п-ой схемы срав нения, первый и второй выходы распределителя импульсов подключены к входам разрешения занесения соот ветственно дополнительного регистр и л-го счетчика по модулю «. На чертеже представлена структу ная схема преобразователя. На схеме обозначено: входной ре гистр 1, состоящий из подрегистров 1.1, 1.2,..., l.h; группа из п схем сравнения 2.1,2.2 ,. ..,2 .п; группа из п счетчиков по модулю Р 3.1,3.2,...,З.П; второй двоичный счетчик 4, элемент И 5, второй циА роаналоговый преобразователь 6, су матор по модулю РГ 7, дополнительный регистр 8, блок 9 эталонных на пряжений, первый двоичный счетчик первый цифроаналоговый преобразова тель 11, аналоговый сумматор 12, выходной ключ 13, блок 14 управления, первый 15 и второй 16 элементы ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ, распределитель 17 импульсов, вход тактовой частоты преобразователя 18, выход преобразователя 19, вход константы PV преобразователя 20. Преобразователь работает следую щим образом. Число N в системе остаточных классов представляется paзpядны tt цифрами d, ,d; . dn которые определяются исходя из условия: . N LK/Pcl oLi , 1 или N ct|-(N)moel L PL величи оснований выбранной СОК. Следует з метить, что для однозначного представления числа N в СОК основания выбираются простыми. В то же время число может быть представлено как ,P..., гг 0,1,2,..., Ч Используя теорию сравнений, определим разрядные цифры числа W в СОК NSOL CNVod r, (N)nn(7JP , N s сС-з М) Prj - }wiQd 1 , ц о(., ., (:ыЛтос Рп-л , N d (N)ir.ocr Y, Я|0...Рп.,у)ууЫV {(N)mcxf (.. P MVlmorfFVilniodl Р„ Таким образом, процесс преобразования кода СОК в напряжение можно представить как процесс обратный (3), т.е. восстановление числа М по совокупности разрядных цифр di.,, oij, . . . ,oi.n и получение насоответствующего чиспряжения, i-d , где Д - величина шага квантования; 9 - величина погрешности квантования. С учетом (2) выражение (4) представляется как Ue,b,,2...p,,y.A г , ь) В преобразователе используется принцип преобразования, описываемый выражением (5), а также тот факт, который следует из выражения (3), что разрядные.цифры, соответствующие основаниям Р, ,Р| ,.. .,. для чисел N и N одинаковы. В исходном состоянии счетчики по модулю 3.1-3.п, двоичные счетчики 4 и 10, а также дополнительный регистр 8 очищены, во входные регистры 1.1-1. п занесены разрядные цифры преобразуемого числа М. Если хотя бы одна из разрядных цифр числа N, соответствующих основаниям / не равна О, т.е. в двоичном представлении равна 000...О, то на выходе элемента И 5 присутствует уровень логического нуля, который разрешает прохождение тактовых импульсов, подаваемых по входу 18 на вход блока 14 управления, на счетные входы счетчиков по модулю 3.1-3.г и двоичного счетчика 4. При совпадении всех раэрядных цифр, которые записаны во входных регистрах 1.1-1., С содержимым счетчиков по модулю 3.1-З.П-1 на выходах всех схем сравнения2,1-2.п-1 появляются единичные потенциалы, которые вызывают появление уровня логической единицы на выходе элемента И 5, который запрещает прохождение тактовых импульсов через элемент 15 и разрешает прохождение тактовых импульсов через элрмент 16 на вход распределителя 17 импульсов . Таким образом, содержимое двоичного счетчика 4 станет равньм величине N, которая преобразуется цифроаналоговым преобразователем 6 в величину . . в счетчике по модулю 3.п, соответствующему наибольшему по величине основанию гл выбранной СОК, будет находиться результат (W)rooJ 0 к моменту начала . , поступления тактовых импульсов на вход распределителя 17 импульсов и блока 14 управления. При этом величина ( N JrvxxJ РГ суммируется по модулю P(-v в сумматоре 7 по модулю с величиной (Р, Рц ,. .. ,РГ(- )modPt4, которая подается по входу 20 и заранее известна. Первый импульс,поступнвтий с выхода распределителя 17

.И1«1ульсов на вход дополнительного регий ра в, записывает результат суммирования сукматора 7 по модулю,

а импульс, поступивший на вход блока 9 эталонных напряжений, вызывает увеличение содержимого двоичного счетчика 10 на единицу и соответствемно напряжение на выходе цифроаналогового преобразователя 11 стане равным Р; ,..., Р, д . При поступлении следующего тактового . импульса на вход распределителя 17 импульсов импульс появляется на его втором выходе и разрешает перезапись содержимого дополнительного ре1гистра 8 в счетчик З.п ho модулю, и результат, запи ::анный в счетчик З.п по модулю, сравнивается с содержимым входного регистра l.n. При по1гтуплении следующего тактового импульса на вход распределителя 17 импульсов импульс появляется опять на его первом выходе и вызывает запись в дополнительный,регистр 8 результата очередной операции суммирования по модулю Р сумматором 7, а также увеличивает содержимое счетчика 10 на единицу, и напряжение на выходе цифроаналогового преобразователя 11 станет равным 2.Т Pj ,. .. ,Р

В следующем такте содержимое дополнительного регистра 8 опять переписывается в счетчик З.(л по модулю. Работа устройства будет продолжаться до тех пор, пока содержимое счетчика З.п по модулю не совпадет с содержимым входного регистра . При этом уровень логической единицы появившийся на выходе схемы сравнения 2.П, запретит прохождение тактовых импульсов через элемент 16.

На выходе аналогового сумматора образуется сумма напряжений с выход цйфроаналоговых преобразователей б и 11 и будет равна

Vew4-N A P.l,-.li -4yui.

Уровни логических единиц с выходов элемента И 5 и схемы сравнения поступают на вход выходного ключа 13 и разрешают вывод результата преобразования Ue« по выходу

На этом процесс преобразования числа Ц из кода СОК в напряжение заканчивается.

Таким образом, введение в состав преобразователя сумматора по модулю РП f дополнительного регистра и соответствующих связей позволяет при различных наборах оснований СОК увеличить скорость преобразования в 3 и более раз.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КОДА ЧИСЛА. ИЗ СИСТЕМЫ ОСТАТОЧНЫХ КЛАССОВ В НАПРЯЖЕНИЕ, содержаний входной регистр, состоящий из п подрегнстров по основаниям системы остаточных классов (СОК) , ( rv - количество оснований СОК) , -руппу из п схем сравнения, группу из п счетчиков по модулю PL(й«1,2,...,Л), элемент И, выходной ключ, блок эталонных напряжений, состоящий из первого двоичного счетчика и первого цифроаналогового преобразователя, второй двоичный счетчик, аналоговый сумматор, второй циЛроаналоговый преобразователь, блок управления, состоящий из первого и второго элементов ИСКЛЮЧАКУт ЕЕ ИЛИ И распределителя импульсов, причем первая и вторая группы входов 1ОЛ схемысравнения подключены к группам выходов i-ro подрегистра входного регистра и 1-го счетчика по модулю Р , входы подрегистров входного регистра являются входами исходного числа преобразователя, выходы L-ЫХ схем сравнения (i,l, 2,.. ., ) подключены к соответствующим входам элемента И, выход которого подключен к первому управляющему входу выходного ключа выход которого является выходом преобразователя, а информационный вход подключен к выходу аналогового сумматора, входы которого подключены к выходам соответственно первого и второго цифроаналоговых преобразователей, группа входов второго Ш1фроаналогового преобразователя подключена к группе выходов второго двоичного счетчика, первый и второй входы первого и второго элементов ИСКЛЮЧАКМЧ.ЕЕ ИЛИ соответственно попарно объединены, второй из них является входом тактовой частоты преобразователя, выход второго элемента ИСКШ}ЧАЮ1 Е ИЛИ подключай к входу распределителя импульсов« отличающийся тем, что, с целью S повышения быстродействия, преобразо-j ватель содержит сумматор по модулю Pti и дополнительный регистр, группа выходов которого подключена к группе установочных входов счетчика по модуле Prj, группа выходов которого g подключена к первой группе входов cyikwaropa по модулю Р . вторая груп-, па входов которого является входом константы Pf преобразователя, а О Эд UD группа выходов подключена к группе ; входов занесения дополнительного регистра, счетные входы счетчиков по модулю PI и второго двоичного счетчика объединены и подключены к выходу первого элемента ИСКЛЮЧАЮГДЕЕ СП ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу элемента И, третий вход второго элемента ИСКЛЮЧАЮГДЕЕ ИЛИ объединен с вторь№1 управляющим входом выходного ключа и подключен к выходуп -ой схемы сравнения, первый и второй выхотл распределителя импульсов подключены к входам разрешения занесения соотвегствонно дополнительного регистра и п-го счетчика по модулю Р. .