Аналого-цифровой преобразователь Советский патент 1983 года по МПК H03K13/20 

Изобретение относится к измери тельной и вычислительной технике, а именно к устройствам преобразования информации и может быть использо вано в-различных системах, автомати ческого контроля в универсальных цифровых измерительных приборах и системах. Известен оптоэлектронный (екание торный ) аналого-цифровой преобразователь, содержащий дискретный сканистр с рекурентными оптическими св зями, источник опорного напряжения, дифференцирующее звено, измерительный механизм, блок управления и генератор пилообразного напряжения tl Недостатком такого преобразовате ля является сложность. Известен аналого-цифровой преобразователь, содержащий счетчик импульсов, блок преобразования напряжения в частоту, генератор временных интервалов, выходы которых подключены соЬтветственно к счетному и управляющему входам счетчика, и источник опорного напряжения 2. Недостатком является пониженная надежность, что обусловлено наличием ряда прецизионных элементов, мет логический отказ которых приводит к отказу всего устройства. Цель изобретения - повышение надежности преобразователя. Поставленная цель достигается тем, что в аналого-цифровом преобра зователе, содержащем счетчик импуль сов, блок преобразования напряжения в частоту и генератор временных ин-тервалов, выходы которых подключены соответственно к счетному и управля ющему входам счетчика, а также источник опорного напряжения, блок пр образования напряжения в частоту вы полнен на ключе, формирователе импульсов и параллельно соединенных запускающей и времязадающий ячейках причем запускающая ячейка выполнена на последовательно соединенных рези торе и светоизлучателе, каждая времязадающая ячейка выполнена в виде оптрона с положительной обратной оптической связью, оптический выход запускающей ячейки подключен к опти ческому входу первой времязадакицей ячейки, оптический выход кажлой вре мязадающей ячейки соединен с оптиче ким входом каждой последующей время зёшаквдей ячейки, оптический выход последней времязадающей ячейки подключен к оптическому входу формиро вателя импульсов, выход которогб со единен с управляющим входом ключа, первая общая точка запускающей и времяэгщающи 1 -.ячеек соединена с обI щей шиной, а вторая через ключ соединена с входной шиной блока преоб разования напряжения в частоту, а генератор временных интервалов выполнен аналогично блоку преобразования напряжения в частоту, причем его входная шина соединена с выходомi источника опорного напряжения. На чертеже представлена функциональная: электрическая схема преобразователя. Устройство содержит счетчик 1 импульсов, блок 2 преобразования напряжения в частоту, содержащий ключ 3, формирователь 4 импульсов, параллельно соединенные запускающую ячeй ку 5 .и времязадающие ячейки б. Запускающая ячейка 5 состоит из по.следовательно соединенных резистора 7 и светоизлучателя 8. Каждая времязадаквдая ячейка 6 представляет собой оптрон, выполненный на последовательно соединенных излучателя 9 и фотоприемника 10, охваченных цепью положительной оптической обратной связи с оптического выхода излучателя 9 на оптический вход фотоприем-, ника 10. Оптический выход излучателя 8 соединен с оптическим входом фотоприемника 10 первой ячейки 6. Оптический выход светоизлучателя 9 каждой ячейки б соединен с оптичесКИМ входом фотоприемника 10 последующей ячейки. Оптический выход светоизлучателя 9 последней ячейки 6 соединен с оптическим входом формирователя 4 импульсов, выход которого подключен к управляющему входу ключа 3. Все ячейки б соединены черен ключ 3 с. выходной шиной 11 блока 2. К управлякн-дему входу счетчика 1 подключен выход генератора 12 временных интервалов, который выполнен аналогично блоку 2, причем входная шина генератора 12 соединена с источником 13 опорного напряжения. Устройство работает следующим образом. При замыканий ключа 3 преобразуемое нап;ряжение Uj подается на времязадающие ячейки б и запускающую 5 блока 2. При этом начинает излучать свётоизлучатель 8 запускающей ячейки 5. Вс-пед за этим срабатывает первая врем1Чзадающая ячейка б, так как , на ее оптический вход поступает излучение от запускающей ячейки, потом срабатывает вторая ячейка б и т.д. Время, через которое появится оптический сигнал на входе формирователя 4 импульсов, определится количеством ячеек и их временем срабатывания. При срабатывании последней ячей ки б фор1 ирователь 4 импульсов формирует .кратковременный импульс, на время действия которого ключ 3 размыкается и напряжение И-) отключается от времязадающих ячеек б, вследствие чего, они все гаснут за какое-то lapeмя Uraiii f причем это время должно

быть меньше длительности формируемого импульса

И

После прекращения действия импульса ключ 3 снова замыкается и процесс повторяется сначала.

Таким образом, пауза между импульсами, формируемыми формирователем 4 импульсов, приблизительно равная периоду следования импульсов, равна

TX Mt , где М - количество времязадающих

ячеек 6 в блоке 2; Т - время срабатывания времяэадающей ячейки б.

Каждая ячейка б, как регенеративный оптрон из фотоприемника и светоизлучателя с положительной обратной (Оптической связью, имеет время ерабатывания tj

де t - время запуска оптрона по его оптическому: входу

t- время запуска оптрона по его электрическому входу, равное

4 . «Т

,5

«

Где UQ - входное приложенное напряжение.

Обозначим .-елСЮ через К, так как эта величина для данного типа оптронов постоянна. Кроме того, так как t2 t, то можно принять, что

т.е. время срабатывания оптрона обратно пропорционально приложенному напряжению. Отсюда следует, что

этом случае период следования импульсов с выхода блока 2 и соответственно частота следования импульсов f равны

. .

мк

Частота следования импульсов на выходе генератора 12 равна

1I

f«

5

о тг-/

NK

О о

где N - число времязадающих ячеек генератора 12,

Выходной код счетчика 1, равный количеству счетных импульсов, по0ступивших на счетный вход счетчика 1 за времяTQ от блока 2 -определяется следукюим образом:

TO f и. W N,

х .N

И - W л,

5

М и.

МК

X о о Предлагаемый преобразователь не содержит прецизионных аналоговых элементов, имеющихся в прототипе (интегратор, прецизионные резисторы)

0 и вместо них имеет простые однотипные времязадающие ячейки, легко реализуемые методами микроэлектроники, что способствует повышению надежности .- Ввиду того, что дестави5лизирующие воздействия в равной степени влияют как на блок 2, так и , на. генератор 12, соотношение их периодов достаточно стабильно, что , способствует повышению точности.

АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий счетчик импульсов, блок преобразования напряжения в частоту и генератор временных интервалов, выходы которых подключены соот; ветственно к счетному, и управляккцему jвходам счетчика, а также источник опорного напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности преобразователя, блок преобразования напряжения в частоту выполнен на ключе, формирователе импульсо,в и параллельно соединенных запускающей и времязаДающих ячейках, причем(Запускающая ячейка выполнена на последовательно соединенных резисторе к светоизлучателе, каждая времязадающая ячейка выполйёна в виде оптрона с положительной обратной оптической связью, оптический выход запускагацей ячейки подключен к оптическому входу перв.ой времязадакядей ячейки, оптический выход каждой времязадающей ячейки соединен с оптическим входом каждой последующей времязадаквдей ячейки, оптический выход последней времязадгиоцей ячейки подключен к оптическому вхо-. ду формирователя импульсов, выход, j которого соединен с управляющим входом ключа, первая общая точка запускающей и врёмйзадающйх ячеек соединена с общей шиной, а вторая через ключ соединена с входной шиной блока преобразования напряжения в частоту, а генератор временных интервалов выполнен аналогично блоку преобразования напряжения в частоту, при:чем его входная кжна соединена с выходом источника опорного напряжения.