Аналого-цифровой функциональныйпРЕОбРАзОВАТЕль Советский патент 1981 года по МПК G06J3/00 G06G7/12 

(54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ

I

.

Изобретение относится к электрйческим вычислительным устройствам и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах.

Известно устройство, предназначенное для вычисления -отношения напряжений, которое содержит интегратор, компаратор, ключевые элементы ij.

Однако это устройство выполняет только операцию деления,напряжений.

Наиболее близким к предлаг аемому являемся аналого-цифровой фу1 кциоиальный преобразователь, содержащий операционный усилитель, компаратор, накопительный конденсатор, блок установки начальйых „условий, первый, второй и третий ключевые элементы, масштабный резистор, блок управления, триггер,, элемент И, генератор импульсов и счетчик, выход которого является выходом преобразователя причем выход первого ключевого элемента через масштабный резистор соединен со входом операционного усилителя, вход операционного усилителя чбре& параллельно включенные накопительный конденсатор и блок установки начальных условий присоединен к первому входу компаратора, вытПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

V3 i У|Щ u SiiwU-iiDjC- :

ход которого подключен к первому входу компаратора, выход которого подключен к первому входу блока управления, первый выход которого соединен с управляющими входами пер- вого и третьего ключевых элементов, второй выход .блока управления подключён к управляющему входу второго ключевого элемента, второй и третий

0 входы блока управления соединены соответственно со входом управления режимом и входом запуска преобразователя, выход компаратора через соединенные последовательно триггер и

5 элемент И подключен ко входу счетчика , ко второму входу элемента И присоединен выход генератора им,пульсов (2j.

Недостатком этого устройства являются ограниченные функциональные возможности, заключающиеся только в выполнении операции логарифмирования отношания напряжений.

Цель изобретения - расширение

S функциональных возможностей за счет выполнения операции деления напряжений.

Указанная цель достигается тем, что в аналого-цифровой преюбразо0ватель введены переключатель полярности и зарядный резистор, вход переключателя полярности соединен с первым входом преобразователя, выход переключателя полярности подключен ко входу первого ключевого элемента и через второй ключевой ; элемент присоединен ко входу опера ццонного усилителя, выход которого через третий ключевой элемент подключен к первому входу компаратора, второй вход которого соединен со вторым входом преобразователя, первый вход компаратора через зарядный резистор присоединен к шине нулевого потенциала, управляющий вход переключателя полярности подключен к третьему выходу блока управления причем блок управления содержит первый и второй триггеры, инвертор, элемент И, блок выделения импульса установки и элемент задержки,выход первого триггера является тре- тьим выходом блока управления и соединен с первым входом блока выделе- ния импульса установки, второй вход которого подключен к первому входу первого триггера и является первым входом блока управления, третий вход блока вьщеления импульса установки присоединен к входу инвертора, первому входу элемента И и является вторым входом блока управления, второй вход первого триггера подключен ко входу элемента задержки и является третьим входом блока управления, выход элемента задержки соединен с первым входом второго триггера, второй вход которого присоединен к выходу блока выделения импульса установки, выходы инвертора иэлемента И являются соответственно первым и вторым выходами блока управления.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого аналогоцифрового функционального преобра.зователя.

Устройство содержит переключатель 1 полярности, масштабный резистор 2, блок 3.установки начальных условий , накопительный конденсатор 4, операционный усилитель 5, первый 6, второй 7 и третий 8 ключевые элементы, зарядный резистор 9, компаратор 10, шина 11 нулевого потенциала, счетчик 12, элемент И 13, триггер 14, генератор 15 импу- . ль сов, первый 16 и второй 17 входы пре обра-зователя, вход 18 управления режимом преобразователя, вход 19 запуска преобразователя, вы}4од 20 преобразователя, блок 21 управления, первый триггер 22, блок 23 выделения импульса установки, элемент 24 задержки,, второй триггер 25, инвертор 26 и элемент И 27.

Аналого-цифровой функциональный преобразователь работает следующим образом,

в начале цикла преобразования выходное напряжение компаратора 10 определяется знаком напряжения на втором входе 17 преобразователя, первый б и третий 8 ключевые элементы замкнуты, а второй ключевойэлемент 7 разомкнут вследствие сигналов, поступающих с выходов инвертора 26 и элемента и 27 блока 21 управления.

Переключатель полярности сигналом с выхода nepBorq триггера 22 блока 21 управления устанавливается в состояние,- при котором компенсирующее напряжение, подаваемое на первый вход компаратора 10 имеет полярность , совпадающую с напряжением на втором входе компаратора 10.

В момент запуска напрялсение на накопительном конденсаторе 4 равно нулю и на выходе третьего ключе.вого элемента В формируется линейно изменя1оц ееся напряжение:

(1)

UK

где К,{ - коэффициент пропорциональности}

Г),( - напряжение на первом входе 16 преобразователя-, t - текущее время.

Одновременно открывается, элемент И 13 и 12 счетчиком начинается счет импульсов, подаваемых от генератора 15 импульссэв. Когда напряжение на входе .третьего .ключевого элемента 8, определяемое выражением (1), сравнивается с напряжением на втором входе 17 преобразователя, срабатывает компаратор 10 и -сигнал, сформированный на его выходе, через триггер 14 останавливает счетчик 12.

Момент времени, закодированный в счетчике 12, пропорционален отношегнию напряжений на втором 17 и первом 16 входах преобразователя:

где К - коэффициент пропорциональности-, Ug - напряжение на втором входе

17 преобразователя. По сигналу на входе 18 управления режимом преобразователя блок 21 управления формирует напряжения, по которым размыкаются первый б, втрой 7 и третий 8 ключевые элементы. При этом накопительный конденсатор 4 разряжен и напряжение на зарядном резисторе 9 равно нулю. Положение переключателя 1 полярности определяется состоянием компаратора 10., на Первый вход которого поступает напряжение со второговхода 17 преобразователя.

По сигналу на входе запуска 19 преобразователя замыкается второй ключевой элемент 7 и на зарядном резисторе 9 формируется напряжение:

u«--u-i (3) где Т - постоянная времени цепи накопительный конденсатор 4, зарядный резистор 9. В момент сравнения напряжений, действующих на первом и втором вхо.дах компаратора 10, на его выходе формируется сигнал, останавливающий работу счетчика 12. Момент времени, закодированный в счетчике 12, пропорционален логарифму отношения напряжений, действующих на первом 16 и втором. 17 входах преобразовате.ля: Kg - коэффициент пропорциональ ности. Таким образом, предлагаемый анал го-цифровой функциональный преобразователь кроме выполнения операции логарифмирования отношения напряжеНИИ, может выполнять операцию деления напряжений, .т.е. по сравнению с известным обладает более широкими функциональными возможностями. Формула изобретения 1. Аналого-цифровой функциональ ный преобразователь, содержащий опе рационный усилитель, компаратор, н копительный конденсатор блок уста новки начальных условий, первый, в рой и третий ключевые элементы, масштабный резистор, блок урравления, триггер, элемент И, генератор Импульсов и счетчик, выход которого является выходом .преобразователя причем выход первого ключевого элемента через масштабный резистор сое динен со входом операционного усйлй теля, вход операционного усилителя через параллельно включенные накопительный конденсатор и.блок устано ки начальных условий присоединен к первому входу компаратора, выход которого подключен к первому входу блока управления, первый выход кото рого соединен с управляющими входами первого и третьего ключевых эле ментов второй выход блока управления подключен к управляющему входу второго ключевого элемента, второй и третий входы блока управления сое динены соответственно со входом управления режимом и входом запуска преобразователя., выход компаратора через соединенные последовательно триггер и элемент И подключен ко входу счетчика, ко второму входу элемента И присоединен выход генератора импульсов, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет выполнения операции деления, в него введены переключатель полярности и зарядный резистор, вход переключателя полярности соединен с первым входом преобразователя, выход переключателя полярности подключен ко входу пер вого ключевого элемента и через вто рой ключевой элемент присоединен ковходу операционного усилителя, выход -которого через третий ключевой элемент подключен к первому входу компаратора, второй вход которого соединен со вторым входом преобразователя, пер.вый вход компаратора через зарядный резистор присоединен к шине нулевого потенциала, управляющий вход переключателя полярности подключен к третьему выходу блока управления. 2. Преобразователь по п. 1, .о-,тличающийся тем, что блок управления содержит первый и второй триггеры, инвертор, элемент И, блок выделения импульса установки и элемент задержки, выход первого триггера является третьим выходом блока управления и соединен с первым входом блока вьщеления импульса установки, второй вход которого подключен к первому входу первого триггера и является первым входом блока управления, третий вход блока выделения импульса установки присоединен к входу инвертора, первому входу элемента И и является вторым входом блока управления, второй вход первого триггера подключен ко входу элемента задержки и является третьим входом блока управления, выход элемента задержки, соединен с первым входом второго триггера, вход которого присоединен к внходу блока выделения импульса установки, выходы инвертора и элемента И являются соответственно первым и вторым выходами блока управления. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент Японии № 49-12779, кл, 97/8/ В 12, опублик. 1974. . 2. Авторское свидетельство СССР 612261, кл. G Об G 7/24, 1976 {прототип).