求两个输入电压间比例值的电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种模拟运算电路，尤其是一种求两个输入电压间比例值的电路。
【背景技术】
[0002] 模拟除法器能够实现模拟电压之间的除法运算，运算结果输出同样是模拟信号， 不能同时输出反映运算结果的数字信号与模拟信号。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是为模拟电压之间的除法运算提供一种解决方案，即能够计算两个 输入的双极性电压间的比例值并同时输出数字信号与模拟信号运算结果的电路。
[0004] 为了实现上述目的，本发明提供了一种求两个输入电压间比例值的电路，由比例 值计算单元、模拟结果输出单元和四象限调整及排序单元组成。
[0005] 所述比例值计算单元设有分子电压输入端、分母电压输入端和数字比例值输出 端。
[0006] 所述比例值计算单元的核心是并行A/D转换器;所述并行A/D转换器具有模拟电压 输入端、参考电压输入端和并行数据输出端;所述并行A/D转换器工作在自动连续转换模 式，其方式包括将并行A/D转换器设置在自动连续转换模式，或者是由并行A/D转换器转换 结束信号重新启动下一次A/D转换，或者是由额外产生的周期脉冲控制并行A/D转换器进行 A/D转换。
[0007] 所述并行A/D转换器的模拟电压输入端为比例值计算单元的分子电压输入端，参 考电压输入端为比例值计算单元的分母电压输入端，并行数据输出端为比例值计算单元的 数字比例值输出端。
[0008] 所述模拟结果输出单元设有数字比例值输入端、比例因子电压输入端和模拟电压 比例值输出端;所述数字比例值输入端连接至比例值计算单元数字比例值输出端。
[0009] 所述模拟结果输出单元的核心是并行D/A转换器;所述并行D/A转换器具有并行数 据输入端、基准电压输入端和转换电压输出端;所述并行D/A转换器的并行数据输入端为模 拟结果输出单元的数字比例值输入端，基准电压输入端为比例因子电压输入端，转换电压 输出端为模拟电压比例值输出端。
[0010] 所述四象限调整及排序单元由电压大小排序电路和绝对值及符号电路组成，设有 第一输入电压输入端、第二输入电压输入端、分子电压输出端、分母电压输出端和大小比较 结果输出端、比例值符号输出端。
[0011]所述电压大小排序电路设有第一输入绝对值电压输入端、第二输入绝对值电压输 入端，以及分子电压输出端、分母电压输出端和大小比较结果输出端。
[0012]所述第一输入绝对值电压幅值大于第二输入绝对值电压时，电压大小排序电路输 出的分母电压等于第一输入绝对值电压，分子电压等于第二输入绝对值电压;所述第一输 入绝对值电压幅值小于第二输入绝对值电压时，电压大小排序电路输出的分母电压等于第 二输入绝对值电压，分子电压等于第一输入绝对值电压。
[0013] 所述绝对值及符号电路设有第一输入绝对值电压输出端、第二输入绝对值电压输 出端，以及第一输入电压输入端、第二输入电压输入端和比例值符号输出端。
[0014] 所述绝对值及符号电路包括第一绝对值电路、第二绝对值电路和符号运算电路。 第一绝对值电路将第一输入电压转换成第一输入绝对值电压输出至电压大小排序电路;第 二绝对值电路将第二输入电压转换成第二输入绝对值电压输出至电压大小排序电路。符号 运算电路根据第一输入电压与第二输入电压的极性，以开关量的形式输出两个输入电压间 的比例值符号。
[0015] 所述数字比例值输出端输出的数字比例值和数字比例值输入端输入的数字比例 值均为二进制数；当数字比例值输出端的二进制位位数等于数字比例值输入端的二进制位 位数时，直接将数字比例值输入端的二进制位与数字比例值输出端的二进制位按序相连； 当数字比例值输出端的二进制位位数多于数字比例值输入端的二进制位位数时，数字比例 值输入端的二进制位从数字比例值输出端高位开始按序相连，数字比例值输出端多出的低 位二进制位不连接至数字比例值输入端；当数字比例值输出端的二进制位位数少于数字比 例值输入端的二进制位位数时，将数字比例值输出端的二进制位从数字比例值输入端高位 开始按序相连，数字比例值输入端多出的低位二进制位连接至低电平。
[0016] 设第一输入电压为UX;第二输入电压为UY;数字比例值输出端输出的数字比例值 为Z，其最大值为Zmax;比例因子电压输入端输入的比例因子电压是UK;模拟电压比例值输 出端输出的模拟电压比例值是U0;则 当 |ux| > |uy| 时，有
[0017] 所述大小比较结果输出端以开关量的形式输出大小比较结果;所述比例值符号输 出端以开关量的形式输出比例值符号。所述开关量的形式是高、低电平，或者是常开、常闭 开关。
[0018] 所述第一输入电压和第二输入电压都是双极性电压。所述并行A/D转换器参考电 压输入端允许输入的参考电压范围要比第一输入电压和第二输入电压的绝对值范围都宽。
[0019] 所述并行D/A转换器处于直接D/A转换状态。
[0020] 所述输入电压排序电路由双通道双路模拟开关和比较器组成;所述比较器对第一 输入绝对值电压、第二输入绝对值电压的幅值大小进行比较;所述大小比较结果输出端输 出的大小比较结果由比较器的输出控制;所述双通道双路模拟开关的通道选择由比较器的 输出控制。
[0021] 本发明的有益效果是，自动求取两个双极性输入电压之间的比例值，并同时以数 字信号与模拟信号的形式输出，两个输入电压之间的大小比较结果和比例值符号以开关量 的形式输出。
【附图说明】
[0022] 图1为一种求两个输入电压间比例值的电路的结构框图。
[0023]图2为比例值计算单元100的实施例1。
[0024]图3为比例值计算单元100的实施例2。
[0025]图4为比例值计算单元100的实施例3。
[0026]图5为模拟结果输出单元200的实施例1。
[0027]图6为模拟结果输出单元200的实施例2。
[0028]图7为四象限调整及排序单元300实施框图。
[0029]图8为电压大小排序电路301实施例。
[0030]图9为绝对值及符号电路302实施例。
【具体实施方式】
[0031]下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限 于此。
[0032] -种求两个输入电压间比例值的电路的结构框图如图1所示，由比例值计算单元 1〇〇、模拟结果输出单元200和四象限调整及排序单元300组成。
[0033]比例值计算单元100的核心是并行A/D转换器，设有分子电压输入端VIN1、分母电 压输入端VIN2和数字比例值输出端DB OUT。
[0034] 所述并行A/D转换器具有模拟电压输入端、参考电压输入端和并行数据输出端，工 作在自动连续转换模式。所述模拟电压输入端为比例值计算单元100的分子电压输入端 VIN1，参考电压输入端为比例值计算单元100的分母电压输入端VIN2,并行数据输出端为比 例值计算单元1 〇〇的数字比例值输出端DB OUT。
[0035] 比例值计算单元100的实施例1如图2所示，由并行A/D转换器101、电阻102、电容 103、与门104组成。并行A/D转换器101的型号是8位并行A/D转换器ADC084UADC0841的模拟 电压输入端为VIN+，参考电压输入端为VREF，8位并行数据输出端为DB7~DBO^DCOSM的WR 为启动转换输入端，负脉冲有效;WR连接至与门104的输出端;与门104的一个输入连接至由 电阻102、电容103组成的上电脉冲输出端、另外一个输入连接至ADC0841的转换结束信号输 出端INTR;上电时，由上电脉冲启动ADC0841进行第一次A/D转换，A/D转换结束后，INTR输出 的负脉冲启动ADC0841进行新的一次A/D转换，周而复始，ADC0841工作在自动连续转换模 式。
[0036] ADC0841的模拟电压输入负端VIN-、输出使能端RD、片选端CS、数字地DGND、模拟地 AGND连接至公共地，ADC0841的电源端VCC连接至正电源+VDDADC0841的输出使能端RD输入 低电平时，其数据输出端DB7~DBO维持输出有效。当ADC0841每一次转换结束后，自动将结 果从数据输出端DB7~DB0输出。
[0037] 设连接至分子电压输入端VIN1的电压是U1，连接至分母电压输入端VIN2的电压是 U2，数字比例值输出端DB OUT输出的数字信号是Z。比例值计算单元100的实施例1中，Z为数 据输出端DB7~DB0输出的z7~zO,其最大值Zmax为255。则有
即两个输入电压U1、U2间的比例值为
[0038]比例值计算单元100的实施例2如图3所示，由并行A/D转换器111、555时