求兩個輸入電壓間比例值的電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種模擬運算電路，尤其是一種求兩個輸入電壓間比例值的電路。
【背景技術(shù)】
[0002] 模擬除法器能夠?qū)崿F(xiàn)模擬電壓之間的除法運算，運算結(jié)果輸出同樣是模擬信號， 不能同時輸出反映運算結(jié)果的數(shù)字信號與模擬信號。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是為模擬電壓之間的除法運算提供一種解決方案，即能夠計算兩個 輸入的雙極性電壓間的比例值并同時輸出數(shù)字信號與模擬信號運算結(jié)果的電路。
[0004] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種求兩個輸入電壓間比例值的電路，由比例 值計算單元、模擬結(jié)果輸出單元和四象限調(diào)整及排序單元組成。
[0005] 所述比例值計算單元設(shè)有分子電壓輸入端、分母電壓輸入端和數(shù)字比例值輸出 端。
[0006] 所述比例值計算單元的核心是并行A/D轉(zhuǎn)換器;所述并行A/D轉(zhuǎn)換器具有模擬電壓 輸入端、參考電壓輸入端和并行數(shù)據(jù)輸出端;所述并行A/D轉(zhuǎn)換器工作在自動連續(xù)轉(zhuǎn)換模 式，其方式包括將并行A/D轉(zhuǎn)換器設(shè)置在自動連續(xù)轉(zhuǎn)換模式，或者是由并行A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換 結(jié)束信號重新啟動下一次A/D轉(zhuǎn)換，或者是由額外產(chǎn)生的周期脈沖控制并行A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換。
[0007] 所述并行A/D轉(zhuǎn)換器的模擬電壓輸入端為比例值計算單元的分子電壓輸入端，參 考電壓輸入端為比例值計算單元的分母電壓輸入端，并行數(shù)據(jù)輸出端為比例值計算單元的 數(shù)字比例值輸出端。
[0008] 所述模擬結(jié)果輸出單元設(shè)有數(shù)字比例值輸入端、比例因子電壓輸入端和模擬電壓 比例值輸出端;所述數(shù)字比例值輸入端連接至比例值計算單元數(shù)字比例值輸出端。
[0009] 所述模擬結(jié)果輸出單元的核心是并行D/A轉(zhuǎn)換器;所述并行D/A轉(zhuǎn)換器具有并行數(shù) 據(jù)輸入端、基準(zhǔn)電壓輸入端和轉(zhuǎn)換電壓輸出端;所述并行D/A轉(zhuǎn)換器的并行數(shù)據(jù)輸入端為模 擬結(jié)果輸出單元的數(shù)字比例值輸入端，基準(zhǔn)電壓輸入端為比例因子電壓輸入端，轉(zhuǎn)換電壓 輸出端為模擬電壓比例值輸出端。
[0010] 所述四象限調(diào)整及排序單元由電壓大小排序電路和絕對值及符號電路組成，設(shè)有 第一輸入電壓輸入端、第二輸入電壓輸入端、分子電壓輸出端、分母電壓輸出端和大小比較 結(jié)果輸出端、比例值符號輸出端。
[0011]所述電壓大小排序電路設(shè)有第一輸入絕對值電壓輸入端、第二輸入絕對值電壓輸 入端，以及分子電壓輸出端、分母電壓輸出端和大小比較結(jié)果輸出端。
[0012]所述第一輸入絕對值電壓幅值大于第二輸入絕對值電壓時，電壓大小排序電路輸 出的分母電壓等于第一輸入絕對值電壓，分子電壓等于第二輸入絕對值電壓;所述第一輸 入絕對值電壓幅值小于第二輸入絕對值電壓時，電壓大小排序電路輸出的分母電壓等于第 二輸入絕對值電壓，分子電壓等于第一輸入絕對值電壓。
[0013] 所述絕對值及符號電路設(shè)有第一輸入絕對值電壓輸出端、第二輸入絕對值電壓輸 出端，以及第一輸入電壓輸入端、第二輸入電壓輸入端和比例值符號輸出端。
[0014] 所述絕對值及符號電路包括第一絕對值電路、第二絕對值電路和符號運算電路。 第一絕對值電路將第一輸入電壓轉(zhuǎn)換成第一輸入絕對值電壓輸出至電壓大小排序電路;第 二絕對值電路將第二輸入電壓轉(zhuǎn)換成第二輸入絕對值電壓輸出至電壓大小排序電路。符號 運算電路根據(jù)第一輸入電壓與第二輸入電壓的極性，以開關(guān)量的形式輸出兩個輸入電壓間 的比例值符號。
[0015] 所述數(shù)字比例值輸出端輸出的數(shù)字比例值和數(shù)字比例值輸入端輸入的數(shù)字比例 值均為二進(jìn)制數(shù)；當(dāng)數(shù)字比例值輸出端的二進(jìn)制位位數(shù)等于數(shù)字比例值輸入端的二進(jìn)制位 位數(shù)時，直接將數(shù)字比例值輸入端的二進(jìn)制位與數(shù)字比例值輸出端的二進(jìn)制位按序相連； 當(dāng)數(shù)字比例值輸出端的二進(jìn)制位位數(shù)多于數(shù)字比例值輸入端的二進(jìn)制位位數(shù)時，數(shù)字比例 值輸入端的二進(jìn)制位從數(shù)字比例值輸出端高位開始按序相連，數(shù)字比例值輸出端多出的低 位二進(jìn)制位不連接至數(shù)字比例值輸入端；當(dāng)數(shù)字比例值輸出端的二進(jìn)制位位數(shù)少于數(shù)字比 例值輸入端的二進(jìn)制位位數(shù)時，將數(shù)字比例值輸出端的二進(jìn)制位從數(shù)字比例值輸入端高位 開始按序相連，數(shù)字比例值輸入端多出的低位二進(jìn)制位連接至低電平。
[0016] 設(shè)第一輸入電壓為UX;第二輸入電壓為UY;數(shù)字比例值輸出端輸出的數(shù)字比例值 為Z，其最大值為Zmax;比例因子電壓輸入端輸入的比例因子電壓是UK;模擬電壓比例值輸 出端輸出的模擬電壓比例值是U0;則 當(dāng) |ux| > |uy| 時，有
[0017] 所述大小比較結(jié)果輸出端以開關(guān)量的形式輸出大小比較結(jié)果;所述比例值符號輸 出端以開關(guān)量的形式輸出比例值符號。所述開關(guān)量的形式是高、低電平，或者是常開、常閉 開關(guān)。
[0018] 所述第一輸入電壓和第二輸入電壓都是雙極性電壓。所述并行A/D轉(zhuǎn)換器參考電 壓輸入端允許輸入的參考電壓范圍要比第一輸入電壓和第二輸入電壓的絕對值范圍都寬。
[0019] 所述并行D/A轉(zhuǎn)換器處于直接D/A轉(zhuǎn)換狀態(tài)。
[0020] 所述輸入電壓排序電路由雙通道雙路模擬開關(guān)和比較器組成;所述比較器對第一 輸入絕對值電壓、第二輸入絕對值電壓的幅值大小進(jìn)行比較;所述大小比較結(jié)果輸出端輸 出的大小比較結(jié)果由比較器的輸出控制;所述雙通道雙路模擬開關(guān)的通道選擇由比較器的 輸出控制。
[0021] 本發(fā)明的有益效果是，自動求取兩個雙極性輸入電壓之間的比例值，并同時以數(shù) 字信號與模擬信號的形式輸出，兩個輸入電壓之間的大小比較結(jié)果和比例值符號以開關(guān)量 的形式輸出。
【附圖說明】
[0022] 圖1為一種求兩個輸入電壓間比例值的電路的結(jié)構(gòu)框圖。
[0023]圖2為比例值計算單元100的實施例1。
[0024]圖3為比例值計算單元100的實施例2。
[0025]圖4為比例值計算單元100的實施例3。
[0026]圖5為模擬結(jié)果輸出單元200的實施例1。
[0027]圖6為模擬結(jié)果輸出單元200的實施例2。
[0028]圖7為四象限調(diào)整及排序單元300實施框圖。
[0029]圖8為電壓大小排序電路301實施例。
[0030]圖9為絕對值及符號電路302實施例。
【具體實施方式】
[0031]下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實施方式不限 于此。
[0032] -種求兩個輸入電壓間比例值的電路的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，由比例值計算單元 1〇〇、模擬結(jié)果輸出單元200和四象限調(diào)整及排序單元300組成。
[0033]比例值計算單元100的核心是并行A/D轉(zhuǎn)換器，設(shè)有分子電壓輸入端VIN1、分母電 壓輸入端VIN2和數(shù)字比例值輸出端DB OUT。
[0034] 所述并行A/D轉(zhuǎn)換器具有模擬電壓輸入端、參考電壓輸入端和并行數(shù)據(jù)輸出端，工 作在自動連續(xù)轉(zhuǎn)換模式。所述模擬電壓輸入端為比例值計算單元100的分子電壓輸入端 VIN1，參考電壓輸入端為比例值計算單元100的分母電壓輸入端VIN2,并行數(shù)據(jù)輸出端為比 例值計算單元1 〇〇的數(shù)字比例值輸出端DB OUT。
[0035] 比例值計算單元100的實施例1如圖2所示，由并行A/D轉(zhuǎn)換器101、電阻102、電容 103、與門104組成。并行A/D轉(zhuǎn)換器101的型號是8位并行A/D轉(zhuǎn)換器ADC084UADC0841的模擬 電壓輸入端為VIN+，參考電壓輸入端為VREF，8位并行數(shù)據(jù)輸出端為DB7~DBO^DCOSM的WR 為啟動轉(zhuǎn)換輸入端，負(fù)脈沖有效;WR連接至與門104的輸出端;與門104的一個輸入連接至由 電阻102、電容103組成的上電脈沖輸出端、另外一個輸入連接至ADC0841的轉(zhuǎn)換結(jié)束信號輸 出端INTR;上電時，由上電脈沖啟動ADC0841進(jìn)行第一次A/D轉(zhuǎn)換，A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后，INTR輸出 的負(fù)脈沖啟動ADC0841進(jìn)行新的一次A/D轉(zhuǎn)換，周而復(fù)始，ADC0841工作在自動連續(xù)轉(zhuǎn)換模 式。
[0036] ADC0841的模擬電壓輸入負(fù)端VIN-、輸出使能端RD、片選端CS、數(shù)字地DGND、模擬地 AGND連接至公共地，ADC0841的電源端VCC連接至正電源+VDDADC0841的輸出使能端RD輸入 低電平時，其數(shù)據(jù)輸出端DB7~DBO維持輸出有效。當(dāng)ADC0841每一次轉(zhuǎn)換結(jié)束后，自動將結(jié) 果從數(shù)據(jù)輸出端DB7~DB0輸出。
[0037] 設(shè)連接至分子電壓輸入端VIN1的電壓是U1，連接至分母電壓輸入端VIN2的電壓是 U2，數(shù)字比例值輸出端DB OUT輸出的數(shù)字信號是Z。比例值計算單元100的實施例1中，Z為數(shù) 據(jù)輸出端DB7~DB0輸出的z7~zO,其最大值Zmax為255。則有
即兩個輸入電壓U1、U2間的比例值為
[0038]比例值計算單元100的實施例2如圖3所示，由并行A/D轉(zhuǎn)換器111、555時