Устройство преобразования информации Советский патент 1980 года по МПК H03K13/02 

1

Изобретение относится к цифровым преобразователям и может быть использовано в системах автоматического управления с цифровыми вычислительными комплексами.

Известно устройство аналого-цифрового и цифроаналогового преобразования информации, с временным разделением работающие по принципу последовательного приближения, содержащие регистр последовательного приближения, связанный с блоком управления, с выходом компаратора и со входом преобразователя код-аналог, выход которого соединен с одним из входов компаратора, другой вход которого связан с источниками аналоговой информации 1.

Однако такие преобразователи имеют ограниченные функциональные возможности и используются для выполнения операций аналого-цифрового и цифроаналогового преобразования только в одном канале.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства преобразования информации.

Это достигается тем, что в устройство преобразования информации, содержащее преобразователь код-аналог, компаратор, выход которого соединен с первым входом регистра последовательных приближений, второй вход которого соединен с выходом

блока управления, введены регистры хранения, аналоговые запоминающие блоки для каждого канала цифроаналогового преобразования, ключ, мультиплексор входных

5 сигналов, регистр адреса, дешифратор адреса, мультиплексор логических сигналов, мз льтиплексор выходных сигналов и программный блок, причем его вход соединен с первым входом мультиплексора логических сигналов с выходом блока управления, а выход соединен с мультиплексорами входных и выходных сигналов и вторым входом мультиплексора логических сигналов, третьи, четвертые, пятые и

15 шестые входы которого соединены соответственно с выходами первого, второго и третьего регистров хранения и регистра последовательного приблил ения, а выходы соединены с первыми входами преобразователя код-аналог, выход которого соединен со входом ключа, первый выход которого через второй вход мультиплексора выходных сигналов соединен со входами аналоговых запоминающих блоков, а второй выход соединен с первым входом компаратора, второй вход которого соединен с первым выходом мультиплексора входных сигналов, второй выход которого соединен со вторым входом преобразователя код30 аналог, а входы соединены соответственно

«я

..«

с шинами аналоговой информации, оиорного напряжения и с иервым выходом дешифратора адреса, второй выход которого соединен с нервыми входами иервого, второго II третьего регистров хранения, а входы соединены с иервыми выходами регистра адреса, второй выход которого соединен с его иервым входом и входом блока управления, а второй вход подключен ко входной шине управления и ко вторым входам регистров хранения.

На чертеже представлена структурная схема устройства иреобразоваиня ииформации.

Он содержнт мультиплексор 1 входиых сигналов, мультинлексор 2 выходных сигналов, мультиплексор 3 логических сигиалов, компаратор 4, иреобразователь коданалог 5, ключ 6, регистр последовательного приближения 7, иервый, второй и третий регистры хранения 8, 9 и 10 соответственно, регистр адреса 11, дешифратор адреса 12, блок уиравления 13, программный блок 14, аналоговые запоминаюш,ие блоки 15, шину опорного иапряжения 16, входиую шину уиравления 17 и шины аналоговой информации 18.

Устройство работает следующим образом.

Сигналом управления иреобразователя является последовательный двоичный код. КолТ,овая посылка содержит стартовую «единицу в нервом разряде, признак управления режимом иреобразования во втором разряде (режим) аналого-цифрового иреобразоваиия (АЦП) либо режим цнфроаиалогового преобразования (ЦАП), код адреса и информациониый код.

Перед началом работы преобразователя сигналом «Обнуление устанавливается в исходное состояние регистр адреса 11. Входной код записывается в регистр адреса 11. С появлением стартовой «единицы в первом разряде регистра 11 входы последиего блокируются. Стартовая «едииица воздействует на блок управления 13, который в зависимости от признака управления режимом во втором разряде регистра 11 вырабатывает команду «Запуск АЦП либо «Запуск ЦАП. По команде «Запуск АЦП адресная комбинация, содержащаяся в регистре адреса 11, дешифруется, и сигиал управления с выхода дещифратора 12 воздействует на мультинлексор 1, который подключает выбранный источник входной ииформации к одному из входов комиаратора 4. Одновременно ио команде «Запуск АЦП ключ 6 подключит выход преобразователя код-аналог 5 к другому входу компаратора 4. Команда «Запуск АЦП, воздействуя на мультиплексор 3 логических сигналов, блокирует выходы регистров хранения 8-10, воздействуя на мультиплексор 1, подключает шину опорного напряжения 16 к преобразователю код-аналог и включает ре769730

гистр последовательного приближения 7. Аналоговый сигиал с выхода мультиплексора 1 на входах комиаратора 4 сравннвается с напряжением обратной связи, выработанным преобразователем код-аналог 5, который через мультиплексор 3 управляется регистром иоследовательиого приближения 7. Последний управляется сигналами комиаратора 4.

Таким образом, в устройстве преобразования информации в режиме АЦП реализуется аналого-цифровое нреобразование ио методу иоследовательного ириближения. Результат иреобразоваимя с выходов компаратора 4 выводится в последовательном коде. С выходов регистра носледовательиого приближения 7 результат преобразоваиия может быть выведен параллельным кодом. По окончании ироцесса иреобразоваиия регистр иоследовательного ириближеиия 7 вырабатывает команду «Конец

иреобразования, ио которой схема устаиавливается в исходное состояние.

Цифроаналоговое преобразоваиие в многоканальном преобразователе ииформации может происходить в двух режимах: иреобразовапне кода в наиряжение; цифроаиалоговое перемножение входиых сигналов.

Преобразователь код-аналог в схеме реализован по методу суммирования нанряжеиий из декодирующей матрицы R-2R. В режиме преобразования кода в напряжение к разрядным ключам преобразователя коданалог через мультннлексор 1 подключается источиик опорного напряжения 16. Разрядные ключи управляются параллельным двоичным кодом с соответствующих регистров храиеиия через мультиплексор 3 и коммутируют наиряжение в разрядах матриц R-2R. Напряжение на выходе иреобразователя код-аналог иронорцнонально величине кода. В режиме цифроаиалогового преобразования к разрядным ключам через мультиплексор 1 подключаются зпакопеременные напряжения источников постоянного тока, изменяюпдиеся по произвольному закону. Разрядные к.тючи управляются кодом с определенных регистров хранения. Сигиал на выходе преобразователя код-аиалог пропорционален произведению входиых управляющих сигналов. Многоканальный преобразователь информации работает следующим образом.

После заииси кода в регистр адреса 11 входы последнего блокируются, и блок управления по признаку «Режим ЦАП в коде управления вырабатывает команду

«Запуск ЦАП. По этой комаиде адресная комбинация, содержащаяся в регистре 11,дешифрируется, и по сигпалу управления с выхода дещифратора адреса 12 информационный код переписывается в соответствующий регистр хранения. Одновременно по команде «Запуск ЦАП, воздействующей на мультиплексор 3, блокируются выходы регистра последовательного приближения 7 и снимается блокировка с регистров храпения, ключ 6 подключает выходы преобразователя код-аналог ко входу мультиплексора 2 и запускается программное устройство 14. Программное устройство 14 работает в циклическом режиме и вырабатывает последовательность команд управлеПИЯ мультиплексорами 1, 2 и 3. По командам программпого устройства мультиплексор 1 подключает к разрядным ключам преобразователя код-аналог один из источников входных аналоговых сигналов, мультиплексор 3 подключает к управляющим входам преобразователя код-аналог сигналы соответствующего регистра хранения, а мультиплексор 2 подключает выходное напряжение преобразователя код-апалог ко входам определенного аналогового запоминающего блока. В следующем такте происходит цифроаналоговая обработка информации для другого абонента. За один цикл работы программного устройства 14 происходит последовательный опрос всех источников аналоговых сигналов и соответствующих регистров хранения, преобразование информации и запись результатов преобразования в соответствующие запоминающие блоки. Использование устройства преобразоваиия информации в аппаратуре позволит качественно улучшить ее характеристики и с максимальной эффективностью использовать оборудование, входящее в состав преобразователя. Дополнительное оборудование, позволяющее схему устройства преобразования информации, работающую по методу последовательного приближения, преобразовать в многоканальное устройство преобразования, представляет собой преимущественно логические и аналоговые мультиплексоры и регистры, что при современном состоянии разработок интегральных микросхем иозволяет реализовать схему с минимальными затратами. Формула 1 3 о б р е т е и и я Устройство преобразования ииформации, содержащее иреобразователь код-аналог. компаратор, выход которого соединен с первым входом регистра последовательных приближений, второй вход которого соединен с выходом блока управления, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены регистры хранения, аналоговые запоминающие блоки для каждого канала цифроапалогового преобразовапия, ключ, мультиплексор входных сигналов, регистр адреса, дешифратор адреса, мультиплексор логических сигналов, мультиплексор выходных сигналов и программпый блок, причем его вход соединен с первым входом мультиплексора логических сигналов и с выходом блока управления, а выход соединен с мультиплексорами входных и выходных сигналов и вторым входом мультиплексора логических сигналов, третьи, четвертые, пятые и шестые входы которого соединены соответственно с выходами первого, второго и третьего регистров хранения и регистра последовательного приближения, а выходы соедииены с иервыми входами преобразователя код-апалог, выход которого соедииен со входом ключа, первый выход которого через второй вход мультиплексора выходных сигналов соединен со входами аналоговых запоминающих блоков, а второй выход соединен с первым входом компаратора, второй вход которого соединен с первым выходом мультиплексора входных сигналов, второй выход которого соединен со вторым входом преобразователя коданалог, а входы соединены соответственно с шинами аналоговой информации, оиорного напряжения и с первым выходом дешифратора адреса, второй выход которого соединен с первыми входами первого, второго и третьего регистров хранени.я, а входы соединены с первыми выходами регистра адреса, второй выход которого соедннен с его первым входом и входом блока управления, а второй вход подключен ко входной шине управлепия и ко вторым входам регистров хранения. ИсточншчП информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патепт США № 3504037, кл. 340-347, опубл. 1971.