Устройство для преобразования напряжения в код Советский патент 1983 года по МПК H03K13/17 

Изоберетение относится к автоматапсе И эьгчислительной технике и моНсет быть использовано в информационно-измеритель ных системах. Известны устройства преобразования напряжения в код, содержащие схему выд нения разности, пороговый элемент, такто 6ЫЙ генератор, сдвиговый регистр, преобразователь код-напряжение (ПКН), элементы И и триггеры, реализующие так называемый способ поразрядного уравновешиванияНедостатком этого устройства является малая точность, определяемая величй- кой наименьшего по значению формируо ю го эталонного напряжения. Уменьшение же последнего, ограничивается конструкта йыми сложностями реализации ПКН. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эф- фекту является устройство для преобразования напряжения в код, содержащее входной делитель и управляющий им первый счегчнк, ПКН и управляющий им второй счетчик, триггер, выход которого соединен через первый и второй элементы И с входом первого счетчика, а вход триггера подключен к шине, запуска, гене ратор тактовых импульсов, подключенный к второму входу первого элемента И, первый и второй элементы сравнения, , второй и третий входы которых соединены соответственно с выходами входного делителя, триггера и ПКН четвертый вход первого элемента сравнения соединен с шиной порогового напряжения, а его выход подключен к второму входу триггера, первый выход второго элемен та сравнения подключен к второму входу второго элемента И, а второй выход , подключен через третий элемент И к входу второго счетчика, второй вход третьего элемента И соединен с выходом первого элемента И, второй вход ПКН соединен с шиной эталонного напряжения, а второй вход входного делителя с входной шиной 23. Недостатком этого устройства является низкое быстродействие особенно при условии, когда разность uUyr значительна, а (J- и близкие по значеююм.. Цель кзобретення - повыщ ше быстро действия устройства преобразования напря жешш в код. Поставл«1ная цель достигается тем, что в устройство для преобразования напряжения в код, содержащее генератор тактовых импульсов, выход которого подключен через последовательно соединенные первый и второй элементы И к входу первого счетчика, первый вход первого триггера,соединен с пусковой шиной, выход - с вторым входом первого элемента И и с первыми входами первого и второго элементов сравнения, вторыми и третьими входами соединенных соответственно через преобразователь код-«апряжение с выходами второго счетчика и с выходами делителя входного напряжения, а второй вход соединен: с выходом первого элемента сравнения, четвертый вход которого соединен с шиной порогового напряжения, первый выход второго элемента сравнения родключен к второму входу.второго элемента И, а второй выход подключен через третий элемент И к входу второго счетчика, второй вход третьего элемента И соединен с выходом первого элемента И, введены четвертый элемент И, второй триггер, ИЛИ, сумматор, группа элементов И, первые входы которых соответственно соединены с выходами первого счетчика, вторые входы подключены к входу второго счетчика и к первому входу второго триггера, а выходы соответственно подключены к информационным входам сумматора, вьЬсоды которого подключены к информационным входам делителя входно-t го напряжения, входом подключенного к входной шине, а суммирующий вход соединен с выходом элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с входом первого счетчика, второй вход - с выходом четвертого. элемента И, первый вход которого соединен с выходом первого элемента И, второй вход - с первым выходом второго элемента сравнения, третий вход с инверсным выходом второго триггера, вход которого соединен с третьим входом второго элемента И, а второй вход - с пусковой шиной.с На фиг. 1 приведена структурная схема. устройства преобразования напряжения в код; на фиг. 2 - диаграмма работы устройства. Устройство содержит генератор тактовых импульсов I, первый 2 и вТорой 3 триггеры, первый 4 и второй 5 счетчики, делитель 6 входного напряжения; ПКН 7, сумматор 8, первый 9, второй 1О, третий II и четвертый 12 элементы И, группа элементов И 13, uiHHy запуска J-4, 9л&лвят ИЛИ 15, первый 16 и второй 17 элет 1енты сравнения, входную шину 18, шину порогового напряжешш 19, шину эталонного напряжения 2О, причем выход

310181774

первого триггера 2 соединен через первыйду2 -I, и младший разряд счетчика

9 и второй Ю элементы И с входом пер-5 - в единичное. Первоначально на вхо;Вого счетчика 4, а вход первого триггерады алиментов сравнения 16 и 17 подают2 подключен к шине запуска 14, генера- ся напряжения ,(J О с делителя 6

. тор тактовых импульсов I подключен к второ- 5и U2 Д. Ug-j- с ПКН 7. В зависймосм г входу первого элемента И 9, первый,ти от значений напряжошй, поступакяцгос

второй и третий входы первого 16 и вто-на алем«1т сравнения 17, на одном из

рого t7 элементов сравнения соединеныдвух его выходов появляется сигнал

соответсгвйШо с выходами делителя 6логической единицы. Так, при больигам

входного напряжения первого ориггера 2 10напряжении на выходе ПКН 7, т. е, при

и ПКН 7, четвертый вход первого эле-N T лОдт большем ,

мента сравнения 16 соединен с шинойвыходной сигнал элемента сравнения 17

Порогового напряжения 19, а его выход.открывает по соответствующим входам

подключен к второму входу первого триг-элементы И 10 и 12. Поэтсму тактовые .

гера 2j, первый выход второго элемента 5импульсы проходят через И Ю

сравнения 17 подключен к второму входуи поступают на вход счетчика 4 и. через

второго элемй1та И Ю, а второй выходэлемент ИЛИ 15 на вход сумматора 8.

подключен через третий элемент И 11 к;В результате того, что элементы И 13

входу второго счетчика 5, второй вход; закрыты нулевым потенциалом с выхода

третьего элемента И 11 соединен с вьжо-20элемента И выходе делителя 6

дом первого элемента И 9, выходы перво-формируется напряжение U Л Uy .

го счетчика 4 соответствующиеВ этом режиме устройство работает до

элементы И группы элементов И 13 под момента когда напряжение, снимаемое

ключены к первым входам сумматора в,с делителя 6 превышает значение напрявыходы которого подключены к соответст 25жения, снимаоу ого с ПКН 7, т.е. когда ,

вующим первым входам делителя 6, пер-Uy| Ux становится больше U авый вь4ход второго триггера 3 через- . При этом код в счетчкке 4 четвертый элемент И 12 и элемент ИЛИа J. jJUaf

15 подалючен к второму входу сумма-ра ен некоторому числу ,

тора 8, вторью входы группы элементов зо (где 6Ц-Ь - целая часть дооби). Соответ-

И 13 и второго триггера 3 подключены ственно код сумматора 8равенС+1. При

к вьЬсоду третьего элемента И 11, тре-этом единичный потенциал возникает на

тий вход второго элемента И Ю подклю-втором выходе элемента сравнения 17, что

чен к второму выходу второго триггераприводит к перебросу триггера 3, элемент

3, а выход второго элемента И Ю под- И 12 открывается, а элемент И Ю

ключен к второму входу эпетлента ИЛИзакрывается. Кроме того, при отсутствии

15, второй и третий входы четвертогосигнала с a eмeнтa сравнения 16 происэлетлента И 12 подключень соответст-ходит запись единицы в счетчик 5,

венно к выходу первого элемента И 9 иа содержимое счетчика 4 через откры- к первому выходу второго элемента срав- дд тые элементы И 13 параллельно перепинения 17, второй вход делителя 6 под-сывается в сумматор 8. В результате

ключен к шине входного напряжения 18,на выходе делителя 6 формируется напряа второй вхоц ПКН 7 - к шине эталон-жение 0 (2С +1) u,Ux а на вы-

ного напряжения 2О.ходе ПКН 7 напряжение 2uU5TРабота устройства происходит следую-у jj (j , При отсутствии сигнала с элеменщим образом.та сравнения 16и сохранения и единичного Импульс с шины запуска 14 поступает сигнала на прежнем выходе элемента сравна входы 9 триггерйв 2 и 3 и опрсжи-нения 17 (т.е. открытом элементе И 11) дывает их. В результате открывается эле- происходит увеличение на единицу тсода мент И 9, через который тактовые импульсчетчика 5 и на С единиц содерншмого сы поступают на элементы И 10-12,наcy tмaтopa 8. Таким образом, в дальнейвторые входы элементов И 1О и 12.пос-шем сравнению подвергаются напряжения тупают сигналы управления с триггера 3.) (ЗС + 1)0х и U 3AUgi-. Причем элемент И 12 после перебросаПри перемене знака разности U и ( триггера 3 закрыт, а элемент И 10 от-т. е..когда после очередного параллельнокрыт, В исходном состоянии сумматор го суммирования О tj становится больше 8 уста11овлен в нулевое состоягние, счет- . U-) , потенциалом с выхода элемента чнк 4 в состояние, соответствующее ко- .сравиения 17 открьюается элемент И 12,

45 Производиргся .новое сравнение напряж«1ИЙ 51О в результате чего к содержимому суммато ра 8 добавляется единица , т. е. сравненкю подвергнуты напряжения U/t {ЗС+ + 2)&lJv и и 3/:kUg-fc .Таким образом, работа продолжается до момента когда разность сравниваемых напряжений и и Ui станет меньше некоторого порогового напряжения Д UK .определяюшего точность преобразования: Lbi,, /tift I) тде A 2 -I; В « 2 - I; У1 - количество разрядов счетчика 5; yi - количество разрядов сумматора 8, значение С U подаётся | на шину источника порогового напряжения 19. В этом случае элемент сравнения 16 вьщает тлпульс, возвращаюпщй триггер 2 в исходное состояние. Импульсы тактового генератора I прекращают поступать на элементы И 10-12. Значение преобразуемого напряжения определяется по вьфажению., , ц-эт-ец т . 77-в.. где М и - коды сумматора 8 и счетчика 5 соответстаенно. Положительный эффект от использования предлагаемого устройства заключается в существенном повышении быстрод.ействия, когда разность напряжений UUy и 6 U Т , снимаемых соответственно с выходного делителя и ПКН значительна. Повышение быстродействия определяется выражением bl У jbrJi Н - номер совпавших меток ПКН и выходного делителя соответственно; uUy. Так; например, при , больше л i U у Б 10 раз, и совпавшей пятаадцатой метке шкалы эталонного напряжешш, увеличение быстродействия будет более, чем в 40 раз.

N3T-u(/3T Nx-uUx