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

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано- в информационноизмерительных системах.

Иэвестан преобразователь напряжения в .код, содержащий блок выделения разиасти, пороговый элемент, тактовый генератор, сдвиговый регист преобразователь код-напряжение, эле. менты И и триггеры, реализующие так называемый способ поразрядного уравиовеишвания Cll«

Недостатком этого устройства является малая точность, определяемая величиной наименьшего по значению формируемого эталонного напряжения. Уменьшение же последнего ограничивается конструктивными сложностями реализации преобразователя Код-напряжение.

Наиболее- близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для преобразования напряжения в код, содержащее входной делитель и управлякедий им первый счетчик, преобразо|ватель код-напряжение 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, генератор тактовых импульсов, подключенный к второму: входу первого элемента И, первый и второй элементы сравнения, первый, 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 элемента сравнения подключен к BTDpc iy 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 ПКЯ соединен с шиной эталонного напряжения, а второй вход входного, делителя - с входной НИНОЙ 2 .

Недостатком этого устройства является малый диапазон гфеоьразования

(от AVg до Vj) .

Целью изобретения является расширение динамического диапазона преобразрвания.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для преобразования напряжения в код, содержащее тактовый генератор, выход которого подключен к первому входу первого элемента И, второй вход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов сравнения и с выходом первого триггера, первый вход которого подключен к шине запуска,

а второй вход к выходу первого элемента сравнения, второй вход которого соединен с вторым входом второго элемента сравнения и с выходом первого делителя, вход .которого соедине с входной шиной, а информацинные входы соответственно соединены с выходами первого счетчика, суммирукиций вход которого соединен с выходом второго элемента И, первый вход которого соединен с первым выходом второго элемента сравнения, а второй вход с первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с вторым выходом второго элемента сравнения, а выход - с суммирующим входов второго счетчика,выходы которого соответственно соединены с информационными входами преобразователя код-напряжение, первый выход которого соединен с третьими входами второго и первого элементов сравнения, четвертый вход последнего подключен к выходу источника порогового напряжения, введены третий счетчик, второй делитель, второй триггер четвертый элемент И и третий элемент сравнения, первый вход которого соединен с входной шиной, второй вход с выходом первого элемента И и с первым входом четвертого элемента И третий вход - с инверсным выходом второго триггера, четвертый вход с выходом второго делителя и входом преобразователя код-напряжение, первый выход - с прямым входом второго триггера, а второй выход - с суммирующим входом третьего счетчика, вычитающий вход которого соединен с прямым выходом второго триггера и через четвертый элемент И с вторым входом Второго элемента И, а выходы соответственно соединены с информационными входами второго делителя, вход которого соединен с шиной эталонного напряжения, а второй выход преобразователя код-напряжение подключен к входу источника порогового напряжения.

На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства для преобразования напряжения в код.

Устройство содержит тактовый генератор 1, первый 2, второй 3 и третий 4 счетчики, первый 5 и второй 6 делители, преобразователь 7 код--напряжение (ПКН), первый 8 и второй 9 триггеры, первый 10, второй 11 и третий 12 элементы сравнения,первый 13, второй 14, третий 15 и четвертый 16 элементы И, шину 17 запуска, входную шину 18, шину 19 эталонного напряжения и источник 20 порогового .напряжения. Причем первый делитель 5 управляется первым счетчиком 2, второй делитель 6 управляется третьи счетчиком 4, а ПКН 7 управляется вторым счетчиком 3, выход первого триггера 8 соединен с входом первого элемента 13 И, а его вход подключен к шине 17 запуска, генератор 1 так товых импульсов подключен к первому входу первого элемента, 13 И, первый, второй и третий входы первого 10 и второго 11 элементов сравнения соединены соответственно с выходами первого триггера 8, первого делите-: ля 5 и ПКН 7, четвертый вход первого элемента 10 сравнения соединен с выходом источника 20 порогового напряже«ия, а его выход подключен к второ му входу первого триггера 8, первый выход вторю го элемента 11 сравнение через второй элементе 14 И подключен к входу первого счетчика 2, а второй выход через третий элемент 15 Й к входу второго счетчика 3, вход первого делителя 5 подключен к входной шине 18, выход первого элемента 13 И через третий элемент 12 сравнения второй триггер 9 и четвертый элемент 16 И подключен к второму входу второго 14 и первому входу Третьего 15 элементов И, вход второго делителя 6 соединен с шиной 19 эталонного напряжения, а его выход подключен к входу ПКН 7 и к четвертому входу третьего элемента 12 сравнения, первый и третий входа которого подключены соответственно к входной им не.18 и к второму выходу второго триггера 9, первый вход третьего счетчика 4 соединен с вторым выходом,третьего элемента 12 сравнения, а второй .вход. - с первым выходом второго триггера 9, первый вход четвертого элемента 16 И подключен к выходу первого элемента 13 И, вход источника 20««порогового напряжения подключен к второму выходу ПКН 7. V Устройство работает следующим образом. .Импульс с щины 17 запуска опрокидывает триггер 8 и импульсы с тактового генератора 1 проходят через открытый элемент 13 И на вход элемента 12; сравнения, производящего сравнениенапряжения V, поступающего с входной им ны 18, и эталонного напряжения, поступающего с выхода делителя 6, На первом такте сравниваются напряжения - , поступающее с выхода делителя 6 (А - коэффи циент, определяемый ПКН и равный числу возможных состояний счетчика 3), и входное напряжение V. Ёсли - Я-больше V, то на втором выходе элемента 12 сравнения вырабат1 вается импульс, . поступающий на суммирующий вход счетчика 4,который переходит во второе состояние. В ре эультате на выходе делителя 6 форми руется напряжение .Т . Работа протекает аналогично до тех пор, пока V . -jrf станет меньше у.. При этом на втором выходе элемента 12 сравнения формируется импульс, перебрасывакя1Щй триггер 9. Потенциаломс выхода последнего элемент;. 12 сравнения блокируется, а импулб сом, образующимся при дифференцировании (схема дифференцирования на чертеже не приведена) положительного ne-i репада напряжения на выходе триг- . гера 9,с содержимого счетчика 4 вычитается единица. В результате на выходе делителя б формируется . напряжение . Т которое поступает на вход ПКН 7. Таким образом происходит .выбор необходимого эталонного напряжения для конкретного значения входного напряжения эт(1-1) Vx - ДУэтТактовые импульсы через ОТКЕЯЛТЫЙ потенциалом с триггера 9 элемент 16 И поступают на входы элементов 14 и 15 И. В зависимости от значения напряжений, поступающих на элемент 11 сравнения (с выхода делителя 5 и ПКН 7), на одном из двух его выходов появляется сигнал логической . Так, при большем напряж-ении на-выходе делителя Б напряжения, т.е. при N uVjj N ,f AVj-,. выходной сигнал элемента 11 сравнения открывает элемент 15 И, а при элемент 14 И. X х эт эт В.первом исходном состоянии на выходе делителя 5 напряжение равно (где В - 2 X где с - - А - коэффициент деления делителя 5} , а на . выходе ПКН 7 - /SV,- (где А 2 2 -1, п и „2 - количество разрядов счетчиков 2 и .3 соответственно). Предположим, что 4Vy uV j- тогда открывается элемент 15 И и тактовый импульс с генератора 1 поступает на счетчик 3, управляющий ШСН 7, в результате чего на выходе последнего появляется напряжение 2 AVg. Когда напряжение -С ЛКН 7 превышает напряжение с делителя 5 открывается элемент 14 И, через- который тактовые импульсы поступают на счетчик 2, управляющий делителем 5. В результате на выходе последнего появляется напряжение 2 ДУ. Таким образом,устройство работает до тех пор, пока разность сравниваемых напряжений N ЛУ и N nV)( становится равной или меньще неко-орого порога AV, который определяет требуемую точность преобразования. Значение дУц выбирается из условия АВ и формируется путем деления на В зна чения 4V(. В этом сйучае элемент 10 сравнения вьщает импульс, возвращающий триггер 8 в исходное состояние. Результат преобразования - код входного напряжения Vj находится по выражению . NJ А где Nj и NJY .- коды счетчиков 2 и 3 :соответственно, ; Погрешность преобразования при этом определяется по выражению - эт(ы; AN. Таким образом, получается положительный эффект рт использования предлагаемого устройства, эаключаюошйся в расиоирении динамического диапазона преобразуемых напряжений. Если в прототипе значения преобразуемых напряжений ограничены снизу напряжением,, равным кванту эталонного напряжения, т.е. AVyj, то в предлагаемом изобретении нижний предел преовразуекйюс напряжений уменьшается во столько раз, в сколько можно уменьшить эталонное напряжёние, т.е. в А раз. При этом диапазон преобразуеншх напряжений распиряется также в А раз.

yCTeonCTiBO ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ. В КОД, содержащее тактовый генератор.выход которого подкгаочен к первому дходу первого элемента И, второй вход которого соедцнеа с первьвчи входами первого и второго элементов сравнения и с выходом первого триггера, первый вход которого подключен к шине запуска, а второй вход - к ззыходу первого элемента сргшнения, второй вход которого соединен с вторьм входом второго элемента сравнения и с выходом BOFO делителя, вход которого соединен с входной шиной, а информационные входы соответственно соединены с выходами первЬго счетчика, суммируюаий вход которого соединен с выходом второго элемента И, первый вход которого соединен с с первым выходом второго элемента сравнения, а второй вход - с первьм входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с вторьм выходом второго элемента сравнения, а выход с суммирующим входом второго счетчика эыходы которого соответственно сое динены с информационными входами преобразователя код-напряжение, первый выход которого соединен с треть , ими входами второго и первого элементов срав.нёния, четвертый вход последнего подключен к выходу источника порогового напряжения, отличающее с я тем, что, с целью расширения динамичеемкого диапазона преобразования,, е него введены третий счетчик, второй делитель,второй триггер, четвертый элемент И и тре тий элемент сравнения, первый вход i которого соединен с входной ияной, второй вход - с выходом первого .эле(Л мента И и с первым входом четвертого элемента И, третий вход - с инверсным выходом второго триггера, четвертый вход - с выходом второго делителя и входом преобразователя . код-напряжение, первый выход - с прямым входом второго триггера-j а второй выход - с суммирующим входом третьего счетчика, вычитающий вход которого соединен с прямым выходом 00 второго %)иггера и через четвертый to элемент И - с вторым входом второго Элемента И, а выходы соответственно оа соединены с информационными входами IsD второго делителя,вход которогосоединен с ийной эталонного напряжения, а второй выход преобразователя коднапряжение подключен к входу источника порогового напряжения.