Преобразователь напряжения в код Советский патент 1983 года по МПК H03K13/20 

ка выполнен, на двух элементах запре та, элементе И, элементе ИЛИ и трех триггерах, первые нулевые входы которых соединены с третьим входом формирователя, второй вход которого соединен с входом установки первого триггера, первый вход - с первым входом элемента И, первый соединен соответственно с единичным вы ходом первого триггера и входом второго триггера и вторым входом элемента И, выхЬд которого соединен с

единичным входом третьего триггера и вторым нулевым входом первого триггера, причем единичные выходы второго и третьего триггеров соединены с первыми входами первого и второго элементов запрета, инверсные входы которых соединены с четвертым входом формирователя, а выходы - с входами элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторыми нулевыми входами второго и третьего триггеров и с вторым выходом формирователя.

1. ПРЕОБРА310ВАТЕЛЪ НАПРЯЖЕНИЯ В КОД содержащий элемент ЙЛИ преобразователь напряжения во временной интервал, вход которого соединен с шиной-измepяe 4oro напряжения, ре- . гйстраторы, каждый иэ которых выполнен на формирователе иЦтульсов и оп. Тоэлектронном квантующем модуле, ус;Тановочный вход которого соединен- i е шиной сброса, первый оптический выход - с первым оптическим входом , формирователя импульсов, а оптические информационные выходы - с шинами ; индикации. От л .и ч а ю пг и йен тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, введены формирователь импульсов коррекции и знака,два е5:лока -анализа пере| Олнеиия,: а в каждый регистратор введены переключатель и дополнительный формировс1тель импульсов, первый оптический вход КОТОРОГО соединен с вторым оптическим выходЬм оптоэлектронного квантующего модуля, первый вход - с первым входом оптоэлектронного квантующего модуля и первым выходом переключателя, второй выход которого соединен с вторым вхЬдом оптоэлект ронного квантующего модуля и входом формирователя импульсов, причем выход формирователя импульсов в каждом предыдущем регистраторе, кроме последнего, соединен с первым входом переключателя каждого последующего регистратора, а выход формирователя импульсов последнего регистратора соединен соответственно с первыми входами формирователя импульсов коррекции энака и первого блока анализа переполнения, второй вход которого соединен с первым выходом формирователя импульсов коррекции и знака и с .первым входом второго блока анали.за переполнения, второй вход которого соединен с выходом дополнительного Формирователя импульсов последнего регистратора и с вторым входом формирователя импульсов коррекции и знака, третий вход которого.соединен с шиной, сброса, четвертый вход.- с выходом $ преобразователя напряжения во временW ной интервал и с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соес: динен с вторым выходом формирователя импульсов коррекции и знака-, а выход - с первым и вторым входом переключателя первого регистратора, первые и вторые управляющие входы переключателей всех регистраторов соедитнены еоответственно с первой и второй управляющими шинами, при этом 00 выход дополнительного формирователя ю импульсов каждого предыдущего регистратора, кроме последнего, соединен с да с вторым :вход6м переключателя каждого последукяцего регистратора. 2.Преобразователь по п.1, от л и ч а ю щ и и с я тем, что каждый переключатель выполнен на двух элементах И, первые входы которых соединены соответственно с первым и вто рым входами переключателя, вторые йхбды - с первым и вторым управдяющи ми. входа1«1 переключателя, а выходыс первым и вторым выхода1 и переключателя. 3,Преобразователь по п.1, о тл и ч а ю щ и и с я тем, что форми ройатель импульсов коррекции и зна

Г . . ; Изобретение относится к вычислительйой технике и может быть исполь зовано для.построения аналого-цифро вых преобразователей. Известен преобразователь напряже ния в код, содержащий преобразовател напряжения во временной интервал, выход которого через блок задержки соединен с входом светоизлучателя первого регистратора, а через формирователь импульса сброса и развязываницие диоды соединен со входами все квантронов, первый оптический выход светоизлучателя каждого регистратора оптически соединен с оптическим входом первого квантрона, а второй опти ческий выход светоизлучателя соединен с оптическим входом управляющего фотоэлемента, оптический выход каждого предыдущего квантрона оптически соединен с оптическим входом каждого последующего квантрона, а .оптический выход последнего квантрона соединен с оптическим входом фотоэлемента, выход которого соединен с.входом формирователя импульсов, а ВЫХОД; формирователя импульсов через первый диод соединён со входами сброса квантронов, через второй диод - со входом светоизлучателя последующего регистратора, модулирукяций выход управляющего фотоэлемента каждого регистратора соединен со всеми модулирующими входами квантронов и фотоэлемента данного блока, каждый квантрон выполнен на фотоприемнике светодиоде, диоде, транзисторе, баз а ко торого соединена с катодом диода и с од ним выводом фотоприемника, коллектор с анодом светодиода, эмиттер - с общей шиной, а оптический .выход светодиода оптически соединен со входом фотоприемника 1.3. Недостатком устройства являются ограниченные функциональные возможности . Известен преобразователь напряжения в код, содержащий преобразова тель напряжения во временной интервал, выход которого соединен с входом блока задержки и формирования импульса сброса, выход которого соединен с входами сброса блоков преобразования временного интервала в код, первый вход первого блока преобразования временного интервала в код соединен с выходом блока згщержки, а выходы блоков соединены с входом элемента ИЛИ, причем счетный выход каждого предыдущего блока преобразования временного интервала в код соединен со счетным входом каждого последующего блока 2 . Однако у известного устройства ограниченные функциональные возможности. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет Непосредственного преобразования и обработки аналоговых величин как с положительным, так и с отрицательным знаком, т.е. преобразования убывающих и нарастающих аналого.вых величин. Указанная цель достигается тем, что в преобразователь напряжения в код,, содержащий элемент ИЛИ, преобразователь напряжения so временной интервал, вход которого соединен с шиной измеряемого напряжения, регистраторы, каждый из которых выполнен на формирователе импульсов и оптоэлектронном квантующем модуле, установочный вход которого соединен с шиной сброса, первый оптический выход - с первым оптическим входом формирователя импульсов, а оптические иж ормационные выходы - с шинами индикации, введены формирователь импульсов коррекции и знака, два блока анашиза переполнения/ а в каждалй регистратор введены переключатель и дополнительный формирователь импульсов, первый оптический вход которого соединен со вторым оптическим выходом оптоэлектррнного квантующего модуля, первый вход - с первым входом оптоэлектрон.ного квантующего модуля и первым вы-( ходом переключателя, второй выход которого соединен со вторым входом оптозлектронногоквантующего модуля и входом формирователя импульсов, причем выход формирователя импульсов в каждом предыдущем регистраторе, кроме последнего, соединен с первым входом переключателя каждого последу ющего регистратора, выход формирователя импульсов последнего регистратора соедин-эн соответственно с первы входами формирователя импульсов коррекции знака и первого блока анализа переполнения, второй вход которого соединен с первым выходом формирователя импульсов коррекции и знака и с первым входом второго блока анализа Iпереполнения, второй вход которого соединен .с выходом дополнительного формирователя импульсов последнего регистратора и со вторым входом формирователя и.мпульсов коррекции и знака, третий вход которого соединен с шиной сброса, четвертый вход с выходом преобразователя напряжения ,во временной интервал и с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен со вторым выходом формирователя импульсов коррекции и знака, а выход - с первым и вторым входом переключателя первого регистратора, первые и вторые управляющие входы переключателей всех регистраторов соединены соответственно с первой и второй управляющими шинами, при этом выход дополнительного формирователя импульсов каждого предыдущего регист ратора, кроме последнего, соединен со вторым входом переклк {ателя каждо го- последующего регистратора, каждый переключатель выполнен на двух элементах. . И, первые входы которых соединены соответственно с первым и вторым входами переключателя, вторые входы - с первым и вторым управляющи ми входами переключателя, а выходы с первым и вторым выходами переключа теля, формирователь импульсов коррек ции и знака выполнен на двух элементах запрета, элементе И, элементе ИЛ и трех триггерах, первые нулевые вхо ды которых соединены с третьим вхоходом формирователя, второй вход которого соединен с входом установки первого триггера, первый вход - с первым входом элемента И, первый выход соответственно с единичным выходом первого триггера.и входом второго .триггера и вторым входом элемента И, выход которого соединен с еди ничным входом третьего триггера и вторым нулевым входом триггера, причем единичные выходы второго и третьего триггеров соединены с первыми входами первого и второго элементов запрета, инверсные входы которых соединены с четвертым входом форми- . рователя, а выходы - с входами элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторыми нулевыми входами второго и третьего триггеров и со вторым выхо- дом формирователя. На фиг.1 приведена структурн,ая электрическая схема устройства; на. фиг.2 - структурная схема оптоэлектройного квантующего модуля; на фиг.З - структурная электрическая схема переключателя; на фиг.4 структурная электрическая схема формирователя импульсов коррекции и.знака. Устройство содержит преобразователь 1 напряжения во временной интервал, элемент 2 ИЛИ, формирователь 3 импульсов коррекции и знака., блоки 4 и 5 анализа переполнения, регистраторы 6-8, каждый регистратор включает в себя оптоэлектронный квантующий модуль 9, формирователи 10 и 11 импульсов, переключатель 12, каждый регистратор имеет входы 13-17-,, выходы 18 и 19 снабжены пятью входами, каждый оптоэлектронный квантующий модуль 9 имеет входы 20-22 и оптические выходы 23 и 24, каждый переключатель 12 имеет входы 25-28 и выходы 29 и 30, каждый из формирователей 10 и 11 имеет оптический вход 31, входом 32 и выход 33, формиров.атель 3 имеет входы 34-37 и выходы 38 и 39, каждый регистратор имеет управляющие входы 40 и 41, вход 42 измеряемого напряжения и шину 43 сброса, выходы 44 и 45 переполнения и выход 46 знака результата. Оптоэлектронный квантирующий модуль (фиг.2) содержит квантроны 47, количество которых равно основанию системы счисления и элемент 48 НЕ, каждый квантрон содержит транзистор 49, светодиод 50, фотоприемники 5153, диод 54. ; Переключатель (фиг.З) содержит элементы И 55 и 56. Формирователь импульсов коррекции и знака (фиг.4) содержит триггеры 57-59, элементы запрета 60 и 61, элемент ИЛИ 62 и элемент И 63. В преобразователе переключатель 12 (фиг.З) выполняет функцию передачи временных интервалов, переноса и займа. При одновременной подаче высокого потенциала на вход 27 и импульса (либо временного интервала на вход 25, переключатель 12 выдает на выход 29 импульс или временный интервал и на выход 30 - потенциал при наличии низкого потеНциг ала на входе 28. Наоборот, при одновременной подаче высокого пртенциала на вход 28 и импульса (либо временного интервала) на вход 26, переключатель 12 выдает на выход 30 импульо

или временной интервал и на выход 46 низкий потенциал,

В оптоэлектронном квантующем модуле (фиг.2} при подаче импульса сброса отрицательной полярности на вход 22 он инвертируется элементом НЕ 48 и устанавливает первый квантро в единичное состояние. Одновременно импульс сброса поступает на входы сброса остальных квантронов и уста павливает их в нулевое незасвеченное состояние соответствующее начгшьном и свидетельствующее о том, что модул не содержит информацию. Каждый квантрон срабатывает эа строго фиксированное время Т, которое выступает как шаг квантования. При одновременной подаче низкого потенциала на вход 21 и импульса с длительностью т(либо . временного интервала ) на вход 20, в модуле срабатывает один следующий квантрон, после чего оптический сигнал с его выхода поступает на второй вход ранее возбужденного предыдущего квантрона, обнуляет его. При продолжении подачи импульсов или временного интервала, информация, представ ленная одним возбужденным квантроном сдвигается вправо, значение определяется позиционным номером I0,l,2...,n возбужденного квантрона. После ерабатывания последнего квантрона, при продолжении подачи сигнала на вход 20 срабатывает первый квантрон, после Чего обнуляется последний квантрон и процесс движения информации вправо продолжается.

.В случае одновременной подачи импульсов (либо временного интервала )на .вход 21 и низкого потенциала на вход 27, процесс движения информации в модуле происходит в обратную сторону справа налево. После срабатывания первого квантройа, при подДержании входных сигналов, срабатывает последний квантрон, после чего обнуляется первый квантрон и процесс сдвига информации влево продолжает ся; ,

Формирователь 3 предназначен для определения знака результата, а так,же корректировки его при необходимоети. При подаче на вход 34 импульса отрицательной полярности он инвёр ируется и устанавливает триггеры 57-59 в нулевое состояние. Следовательно, на выходах 38-39 отсутствуютсигналы. При подаче на вход 35 импульса триггер 57, а, следовательно и триггер 58, устанавливаются в единичное состояние. Триггеры 57 и 58 предназначены соответственно для хранения знака результа.та циклического импуЛьса займа, в этом случае на вь ХО|де 39 формирователя 3 появляется сигнал, означающий, что в устройстве содержится информация с отрицательным знаком. После формирования,

отрицательного знака, при прекращеНИИ подачи входного измеряемого нaп ряжения, нулевой потенциал через вход 37 подается на инверсный вход элемента запрета 60. В этом случае элемент ИЛИ 62 выдает на первый выход 38 формирователя 3 импульс коррекции или же импульс циклического займа с длительностью Т. В случае подачи импульса переноса со старшего регистратора 8 на вход 36 при единичном состоянии триггера знака 57, триггер 59 устанавливается в единичное состояние импульсом, поданным с выхода элемента И 63. Одновременно данный импульс, поступая на нулевой вход триггера 57, устанавливает.его в нулевое состояние. Наличие единичного состояния триггера 59 означает, что в устройстве имеет место циклический перенос. Поэтому после прекращения подачи входного измеряемого сигнала нулевой потенциал через вход 37 формирователя 3 запускает цепочку элементов 61 и 62. В этом случае элемент ИЛИ 62 выдает на вход 38 импульс коррекции { импульс циклического переноса) с длительностью X.

Целесообразно рассматривать два случая подачи входных аналоговых величин - величины с положительн ым знаком и величины с отрицательным знаком.

В начальный момент времени с шины 43 подается импульс сброса, отрицательной полярности, который устанавливает устройство в начальное состояние .

/. . При подаче измеряющего нарастающего

напряжения(т.е. с положительным знаком на управляющий вход 40 подается высоки потенциал, на управляющий вход 41 .низкий потенциал, а измеряемое напряжение, поданное на вход 42, преобразуется по временной интервал посредством преобразователя 1. Временной интервал через элемент ИЛИ 2 поступает на. входы 13 и 14 регистратора 6. В этом случае переключатель пропускает временной интервал через выход 29 на вход 20 модуля,а низкий потенциал - через выход 30 на вход 21 модуля. В этом случае информация, представленная единично-позиционным кодом или ж в виде маркер, в модуле перемещается слева направо. После того, как . последний квантрон перешел в состояние возбуждения, при дальнейшей подаче временного интервала, происходит процесс восстановления модуля регистратора 6 в исходное состояние, при этом первый квантрон снова засветится.

Одновременно с этим оптический сигнал с выхода 23 модуля воздействует на формирователь 10 импульсов, .-который формирует импульс переноса с Длительностью t при наличии временно го интервала на входе 32. Сформированный импульс переноса передается через выход 18 данного регистратора на вход 13 следующего регистратора. Переключатель 12 этого регистратора пропускает импульс переноса через элемент И 58 (поскольку на вход уже подан высокий потенциал), через выход 29 на вход 20 модуля и приводит к увеличению информации в нем на единицу, т.е. к срабатыванию следующего квантрона и обнулению ранее возбужденного предыдущего квантрона. Процесс срабатывания следующего квантрона и обнуление ранее возбужда щего предыдущего квантрона, т.е. про цесс движения информации слева напра во в модулях всех регистраторов происходит аналогично и продолжается до тех пор, пока не прекратится пода ча временного интервала. После прекращения подачи входного напряжения в виде временного интерва ла на входал 13 и 14 первого регистра тора, квантроны возбуждаться друг от друга не будут, однако засвеченные квантроны сохраняют свое состояние и фиксируют результат преобразования п единичном позиционном прямом коде. При подаче измеряемого убывающего напряжения /т.е. с отрицательным зна ком ) на управляющий вход 40 подается низкий потенциал, на управляющий вхо 41 - высокий потенциал, а измеряемое напряжение преобразуется во временной интервал посредством преобразовг теля 1. Временной интервал через элемент ИЛИ 2 поступает на входы 13и 14 регистратора 6. В этом случа переключатель 11 пропускает временно интервал через выход 30 на вход 21 модуля, а низкий потенциал - через выход.29 на вход 20 модуля. При поступлении временного интервала на вхо 21 модуля информация, представленная единично-позиционным кодом или же в виде маркер сдвигается справа нале После того, как первый квантрон перешел в состояние возбуждения, при дальнейшей подаче временного интервала, срабатывает последний квантрон, после чего обнуляется первый квантрон и процесс сдвига информации 1влево повторяется. Одновременно с процессом срабатывания последнего квантрона, когда первый квантрон eiiie светится, оптический сигнал со второго выхода 24 кюдуля воздействует на формирователь 11 импульсов, который формирует импульс займа с длительностью при наличии временного интервала на входе 32. Сформированный импульс займа передается через выход 19 данного регистратора на второй вход 14следующего регистратора. Переключатель 17 этого регистратора про- j пускает импульс займа через элемент И 56 поскольку на вход 28 уже по-, ан высокий потенциал), через выход 30 на вход 21 модуля и приводит к уменьшению информации в нем на единицу, т.е. к срабатыванию предьщущего квантрона и обнулению ранее возбужденного следующего квантрона. Процесс срабатывания предыдущего квантрона и обнуления ранее возбуж денного следующего квантрона, т.е. процесс движения информации справа налево в модулях всех регистраторов происходит ансшогично и продолжается до тех пор, пока не прекратится подача временного интервала, т.е. подача измеряемого напряжения на входе 42 устройства. После прекращения входного напряжения квантроны во всех модулях возбуящаться друг от друга не могут, однако засёёченные квантроны сохраняют -свое состояние -. и. фиксируют результат в единично-позиционном обратном коде. При возникновении первого импульса займа в последнем регистраторе 8 он с выхода второго формирователи 11 регистратора 8 поступает на вход 35 формирователя 3. В этом случае на его выходе 39 и на выходе 46 -появ ляется сигнал, означающий, что результат в преобразователе отрицательный. После появлени.я сигнала отрицательного знака формирователь 3 находится в режиме ожидания. При прекращении подачи временного интервгша на входы 13 и 14 регистратора 6 низкий потенциал с выхода преобразователя 1 поступает на вход 37 формирователя 3. В этом случае формирователь 3 формирует импульс коррекции с длительностью т;, который через выход 38 формирователя 3, через элемент .ИЛИ 2.. поступает на регистратор 6. Поскольку на управляющем входе 41 устройства высокий потенциал, импульс .коррекции через переключатель 12, через его выхо 30 поступает на вход 21 модуля регистратора 6 и приводит к уменьшению информации в нем на единицу. Таким образом происходит процесс корректировки результата с отрицательным знаком. При возникновении второго импульса займа в последнем регистраторе 8 он выделяется через выход 19 формирователя 11, регистратора 8 через блок 5 На выход 415 устройства и сообщает о том, что в преобразователе пронз ошло переполнение в отрицательную сторону. При возникновении импульса переноса в форьшрователе 10 регистратора 8, он поступает через выход 33 форнироч .вателя 10, через выход 18 регистратора 8 на вход 36 формирователя 3. . Если предыдущая аналоговая величина была отрицательной, т.е. на первом выводе 39 был сигнал, то после прекращения подачи временного интервала иа входы 13 и 14 регистратора б формироватеЛь 3 также сформирует импульс коррекции с длительностью f , который через выход 38 формирователя 3, через элемент ИЛИ 2 поступает на регистратор 6. Поскольку на управляю щем входе 40 устройства высокий потенциал импульс коррекции через переключатель 12 через выход 29 поступае На вход 20 модуля регистратора б и гфиаодит к увеличению информации в явм на единицу. Таким образом происходит процесс коррекции результата С положительным знаком. При возникновении импульса перено са в формирователе 10 регистратора 8, он ВБЦЗается через выход 33 формироватбля импульсов 10, через выход 18 регистратора 8 через блок 4, выtxoA 44 устройства и сообщает о том. еполнеНие в положительную сторону. В преобразователе напряжения в код количество квантронов в каждом оптоэлектронном квантующем модуле равно основанию системы счисления, причем первый квантрон для представления нуля, а количество модуля, т.е. количество регистраторов, зависит от требуеких разрядов выбранной систеьвл счисления. Преобразователь напряжения в код может быть использован в устройствах автоматики, измерительной и вычисли- . тельной техники в качестве сумматоров - вьгчитателей последовательного действия, где входные слагаемые задаются в виде время-импульсных сигналов, а его рптоэлектронные квантующие модули - в качестве реверсивных сдвиговых регистров, при этом благодаря использованию квантронов конструкция этих сдвиговых Ъегистоов пооще. чем электронных сдвиговых регистров. Преобразователь является универсальным операционным преобразователем, который непосредственно осуществляет не только преобразование, но и обработку выходных аналоговых величин как с положительным, так и с отрицательным знаком независимо от их порядка подачи без участка вычислительной машины.