Устройство для ввода информации Советский патент 1987 года по МПК G06F13/00 G06F3/05 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для регистрации данных в системах контроля и управления, сопряженных с цифровой вычислительной машиной.

Целью изобретения является упрощение устройства.

На фиг.1 представлена функциональобразом, аналоговый ключ 13 и элемент И 4 находятся в закрытом состоянии. Счктчики 8 и 28 в исходном состоянии также; обнулены. При нажатии элемента Пуск срабатывают коммутационные элементы 5 и 6 и управляющий триггер 2 перебрасывается во второе устойчивое состояние. На его прямом выходе появляется высокий

ная схема устройства; на фиг.2 -функ-tO потенциал, который поступает на уп- циональная схема генератора ступен- равляющий вход аналогового ключа 13 чатого напряжения, на фиг.З - функ- «а первый вход элемента И 4. Аналоговая информация с входа 14 начинает поступать на входы амплитудных дисциональная схема блбка задания начальных смеьцений.

Устройство содержит управляемый генератор 1 импульсов, включаюн ий управляющий триггер 2, генератор 3 импульсов и элемент И 4, ко(мута1Щон- ные элементы 5 и 6 Пуск, блок 7 компараторов, счетчик 8, элементы И 9, формирователь 10 команд управления, элемент ИЛИ 11, элемент 12 задержки, аналоговый ключ 13, информационный вход 14 устройства, амплитудные дискриминаторы начального 15, HK :Hero 16 и верхнего 13 уровней, элементы НЕ 18 и 19, триггеры 20 и 21, генератор 22 ступенчатого напряжения, блоки 23 - 25 задания начальных: смещений, группы информационных вых.одов 26 и 27.

Генератор ступенчатого напряжения (фиг.2) содержит реверсивный счетчик 28, матрицу 29 сопротивлений, операционный усилитель 30, резисторы 31- 33.

Блок задания начальных смещений (фиг.З) содержит транзистор 34, пря мосмещенные диоды 35 и резистор 36.

Блоки 23-25 задания начальных смещений выполнены идентичными.

Устройство для ввода информации работает следующим образом.

В исходном состоянии на выходах амплитудньк дискриминаторов началь- -ного 15, нижнего 16 и верхнего 17 уровней присутствуют низкие потенциалы, так что нулевые входы первого 20 и второго 21 триггеров находятся под устойчивым высоким потенциалом благодаря наличию элементов НЕ 18 и 19. Управляющий триггер 2 обнулен благодаря наличию низкого потенциала на его нулевом входе, подаваемого напряжения U +Ug-Up и 2Ug,-U0 выше с общей шины через нормально замкну- текущего значения напряжения U на

первых входах амплитудных дискриминаторов нижнего 16 и верхнего 17

тьш контакт коммутационного элемента 5, так что на его прямом выходе присутствует низкий потенциал. Таким

уровней, то они вернутся в исходное

образом, аналоговый ключ 13 и элемент И 4 находятся в закрытом состоянии. Счктчики 8 и 28 в исходном состоянии также; обнулены. При нажатии элемента Пуск срабатывают коммутационные элементы 5 и 6 и управляющий триггер 2 перебрасывается во второе устойчивое состояние. На его прямом выходе появляется высокий

потенциал, который поступает на уп- равляющий вход аналогового ключа 13 «а первый вход элемента И 4. Аналоговая информация с входа 14 начинает поступать на входы амплитудных дискриминаторов 15 - 17 и одновременно импульсы тактового генератора 3 через элемент И 4 начинают заполнять счетчик 8. При достижении входным напряжением начального уровня U, срабатывает амплитудный дискриминатор 15 и на нулевом входе триггера 21 появляется низкий потенциал, обеспечивающий его нормальное работоспособное состояние. Когда входное напряжение достигнет нижнего уровня Цц и пересечет его, сработает амплитудный дискриминатор 16 и на его выходе появится высокий потенциал, который переведео: триггер 21 во второе

устойчивое состояние, при котором на его инверсном выходе появится низкий потенциал. Одновременно с этим на входе триггера 20 благодаря наличию элемента НЕ 19 появится низкийпотенциал, обеспечивающий его нормальное работоспособное состояние. При достижении входным напряжением верхнего уровня и„ срабатывает ам°, плитудньш дискриминатор 17, на его выходе появляется высокий потенциал, который переводит триггер 20 во второе устойчивое состояние, и на его прямом выходе появляется высокий потенциал IL , который записывается в виде единицы в генератор 22 ступенчатого напряжения, и потенциал на его выходе повьшгается на величину uU Ug-Uo, так что на выходах блоков 23 - 25 появляются потенциалы U , и UB UO -2Ug,-UQ) соответственно, которые будут прилажены к вторьгм входам амплитудных дискриминаторов начсшьного 15, нижнего 16 и верхнего 17 уровней соответственно. Так как

уровней, то они вернутся в исходное

состояние, при котором на их выходах появится низкий потенциал. При этом триггер 20 вернется в исходное состояние, так как благодаря наличию элемента НЕ 19 на его нулевом входе появится высокий потенциал. Если напряжение будет продолжать расти, то при превышении уровня 2Ug-U на втором входе- амплитудного дискриминатора верхнего уровня 17 на его выходе появится высокий потенциал, который переведет первый триггер 20 во второе устойчивое состояние. На его прямом выходе вновь появится высокий потенциал. Передний фронт скачка на- пряжения запишется в генератор 22 ступенчатого напряжения и на его выходе появится скачок напряжения dU Ug-Ug. Таким образом, на выходе генератора 22 ступенчатого напряжения суммарный скачок напряжения достигнет значения 2jU. Дальнейший рост напряжения Ц на входе устройства в пределе до максимально возможной амплитуды и будет приводить к ера- батыванию амплитудного дискриминатора 17 верхнего уровня, опрокидыванию триггера 20 и повышению напряжения на выходе генератора 22 ступенчатого напряжения на величину при каждом пересечении входным напряжением Ц верхнего уровня. Число таких пересечений

„-.«,

где ли - определяет требуемую точность отсчета каждой градации (уровень квантования). Число m в этом случав определяет общее число уровней квантования. Текупдие значения начального, нижнего и верхнего уровней для каждого цикла квантования будут определяться следующими выражениями:

Up iUe-Xi-DUo, и UH-H(UJ-UO), и; (i+1)Ug-iUo,

где ,1,2,..., m - текущий номер

цикла квантования.

Если входное напряжение U в произвольном i-M цикле, не достигнув значения Ug, начнет уменьшаться, то при достижении уровня UJ срабатывает амплитудный дискриминатор 15 начального уровня и на его выходе появится низкий потенциал. Благодаря

0 5 0 5 0

5

0

5

j

наличию элемента НЕ 18 второй триггер 21 вернется в исходное состояние и на его инверсном выходе появится высокий потенциал, который поступает на второй вход генератора 22 ступенчатого напряжения. Уровень потенциала на его выходе понизится на величину i5U Ug-Up и станет равным более низкому уровню квантования. Дальнейшее снижение входного напряжения приведет к появлению очередного импульса на выходе триггера 21 и снижению уровня напряжения на выходе генератора 22 ступенчатого напряжения еще на одну ступень U и т.д., пока входное напряжение U не достигнет уровня Ц, либо не изменит знак скорости изменения, т.е. не начнет расти. В дальнейшем работа устройства протекает аналогичным образом.

Появление высоких потенциалов на выходах первого 20 и второго 21 триггеров в моменты времени, когда происходит пересечение соответствующих уровней Ug или и напряжением Ц, , приводит к появлению на выходе элемента ИЛИ 1.1 высокого потенциала, который открывает те ключевые элементы И блока 9, первые входы которых также находятся под высоким потенциалом. Код числа, соответствующий разности Jtp . моментов времени пересечения двух смежных уровней, записанный в счетчике, однозначно определяется числом импульсов, поступивших в счетчик от генератора 3 тактовых импульсов через элемент И 4, т.е. определяется двоичным выражением числа , где F - частота следования тактовых импульсов, определяющая масштаб отсчета времени.

Таким образом, на выходе первой группы устройства 10 появляются комбинации, определяющие интервал времени между моментами пересечения двух сменных уровней квантования. -После записи этой информации в ЦБК в каждом цикле осуществляется обнуление счетчика 8 через элемент 12 задержки. I

Аналогичным образом формируется код текущего значения входного напряжения и на дополнительных выходах генератора ступенчатого напряжения, снимаемый с раэрядньк выходов двоичного синхронного реверсивного счетчика 28, которые образуют информационные выходы 27 второй группы устрой5130

ства. Каждый импульс с прямого выхода первого триггера 20 поступает на суммирующий вход реверсивного счетчика 28, а с инверсного выхода второго триггера 21 - на его вычитающий вход. Текущее значение кода определяется двоичным выражением текущего значения числа импульсов,записанных в счетчике 28. Кроме того, счетчик 28 совместно с матрицей 29 сопротивлений и операционным усилителем 30 образуют цифроаналоговый преобразователь. Резисторы матрицы 29 сопротивлений соединены каждый одним концом с соответствующим разрядным выходом счет- чика 28, а другой конец каждого резистора подключен к суммирующему входу операционного усилителя 30.Величина сопротивлений резисторов уменьшается с увеличением номера разряда в 2 раза: , где R - величина сопротивления резистора, подключенного к первому разряду счетчика 28. В зависимости от кода числа, записанного в счетчике 28, эквивалент- нов сопротивление матрицы 29

а,

(1)

1 k

а }К)мер цикла i

номер разряда счетчика 28, коэффициент, принимающий значение О или 1 в зависимости от состояния разряда.

Например, если в счетчике 28 записано число 9, двоичное выражение которого 1001, то . 1, , Rjj/9. Напряжение на выходе неинвертирующего операционного усилителя 30 определяется вырал ением

Rl

+Е

Э/46

2

(2)

де Е

RO уровень напряжения логической единицы на разрядных выходах счетчика 28; уровень напряжения, подаваемый через резистор 33 на инверсный вход операционного усилителя 30, сопротивление резистора 32.

I

Формула (2) выведена при условии равенства резисторов 33 и 34 () и с учетом (1) принимает вид

E2 + 2E,ii2 2

R kn

- к

при УСЛОВИИ Rj Rg.

Начальный уровень шряжения на выходе LI , Е соответствует значени

рг fуровня логического нуля на всех разрядных выходах счетчика 28 (счетчик обнулен) при .

Блок 23 (фиг.З) представляет собой эмиттерный повторитель, обеспечивающий сдвиг уровня входного напряжения и на величину (п+1)и, где п - число прямосмещенных диодЬв 35

в эмиттерной цепи;

и - падение напряжения на прямом сопротивлении каждого диода.

Общее число диодов 35, обеспечивающих нужный потенциал на выходе схемы, можно определить из условия

,-(n+1)U .

Так, для получения необходимого уровня количество диодов 35 будет равно

.,- Eg-и о

-и

Уровень и определяется режимом работы каскада и типом применяемьтх диодов.

Аналогичным образом можно опре-. делить количество диодов 35, необходимых для достижения уровней U и и„ .

Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства для ввода информации состоит в том, что на его реализацию требуются минимальные аппаратурные затраты при высокой помехозащищенности и высоком быстродействии.

Формула изобретения

1. Устройство для ввода информации, содержащее управляемый генератор импульсов, счетчик, элементы И, элемент ИЛИ, элемент задержки, аналоговый ключ, блок компараторов, формирователь команд управления, входы управляемого генератора импульсов являются управляющими входами устройства, тактовый выход управляемого генератора импульсов соединен со счетным входом счетчика, выходы которого подключены к первым входам элементов И, выходы которых являются

первой группой информационных выходо устройства, выход элемента ИЛИ соединен с вторыми входами элементов И и через элемент задержки с входом сброса счетчика, информационный вход аналогового ключа является информационным входом устройства, а управ- ЛЯЮР1ИЙ вход соединен с установочным выходом управляемого генератора импульсов, выход аналогового ключа со- единен с входом блока компараторов, выходы которого подключены к входам формирователя команд управления, отличающееся тем, что.

с целью упрощения, оно содержит гене- 15 ход первого и второго элементов НЕ ратор ступенчатого напряжения, блоки соединены с входами установки в О задания начальных смещений напряже- соответственно первого и второго триггеров, вход первого элемента НЕ и вход установки в 1 второго триггес соответствующими выходами формиро- 20 Р объединены, вход установки в 1 вателя команд управления и входами первого триггера, входы элементов элемента ИЛИ, выход генератора сту- НЕ являются входами формирователя.

ния, первый и второй входы генератора ступенчатого напряжения соединены

пенчатого напряжения соединен с входами блоков задания начальных смещений, выходы которых соединены с группой входов блока компараторов, группа выходов генератора ступенчатого напряжения является второй группой информационных выходов устройства.

2. Устройство по П.1, отличающееся тем, что формирователь команд управления содержит два элемента НЕ и два триггера, выходы триггеров являются соответственно первым и вторым выходами формирователя, вы

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для регистрации данных в системах контроля и управления. Целью изобретения является упрощение устройства. За счет введения блоков задания начальных смещений 23, 24, 25 и генератора ступенчатого напряжения 22 в устройстве уменьшается размерность блока компараторов 7 и формирователя команд управления 10, количество элементов в которых не зависит от разрядности вькодного кода. Устройство требует для своей реализации минимальных аппаратурных затрат при высокой помехозащищенности и высоком быстродействии, 1 з.п, ф-лы, 3 ил. (Л с 70 r-g-4L Lг} g-tUf со о ел О5 со ел 25 2 гъ

Фиг.2

Фиг.

Редактор С.Пекарь

Составитель И.Карнова

Техред А.Кравчук Корректор И.Муска

Заказ 1453/47 Тираж 673Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по Делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое, предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4