Преобразователь код-временной интервал Советский патент 1984 года по МПК H03K13/20 

11 Изобретение относится к автоматик и вычислительной технике и может быть использовано для преобразования дискретной информации в аналоговую, Известен преобразователь кода во временной интервал, содержащий гене ратор импульсов, блок управления, блок записи преобразуемо1о кода, регистр памяти младших разрядов, селектор, триггер управления, счетчик, формирователь импульса конца в менного интервала, элемент задержки дешифратор и триггер управления дешифратором 1J. Недостатками устройства являются необходимость использования высо костабильных генераторов импульсов и сложность схемы. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является пр образователь код-временной интервал содержащий трансформатор с обмоткой записи и первой обмоткой считывания, источник питания, вентиль записи, первый вентиль считывания, делитель напряжения и устройство ин дикации насьпцения, при этом обмотки записи первым выводом подключе-, ны к соответствующим выходам делител напряжения, а вторым выводом через {соответствующие вентили входного код и вентиль записи - общей шине,а обмотки |Считывания соединены последовательно подклЮ ены одним свободным выводом к выходу источника питания и входу делителя напряжения, а другим - через устройство индикации насьпцения и вентиль считывания к общей шинеС23 . Недостатком преобразователя явля ется его невысокая точность и сложность, так как для получения временного интервала, строго соответствующего весам разрядов, необходим подбор резисторов и числа витков первич ных обмоток трансформаторов, а также высокостабильный источник питания Цель изобретения - повьш1ение точности и упрощение схемы преобразователя. Поставленная цель достигается тем что в преобразователь код-временной интервал, содержащий трансформатор с обмоткой записи и первой обмоткой считывания, источник питаргия, вентиль записи и первый вентиль считывания, дополнительновведены управляющий явтомат, одновибратор, эле12мент ИЛИ,П -1 обмоток считывания и вентилей считывания где ч - число разрядов входного кода, и блок сравнения, первьй вход которого через вентили считывания подключен к первым выводам соответствующих обмоток считывания, второй вход - к первому выходу источника питания, а выход к первому входу элемента ИЛИ и первому входу управляющего автомата, второй и третий входы которого подключены соответственно к шине запуска и шине установки, остальные п входов - к соответствукицим шинам входного кода, первый и второй выходы - соответственно к выходной шине и второму входу элемента ИЛИ, а остальные ул выходов - к управляющим входам соответствующих вентилей считывания, при этом второй выход источника питания соединен со входом вентиля записи, управляющий вход которого через одновибратор подключен к выходу элемеАта ИЛИ, а выход соединен с первым выводом обмотки записи, второй вывод которой подключен к общей шине, причем вторые выводы обмоток считывания подключены к общей шине, а трансформатор выполнен в виде согласованной магнитной линии с обмотками считывания, расположенными относительно обмотки записи в соответствии с весами двоичных рязрядов на растоянии т,г. , где -I 1, 2,3, . .) П 1 - константа; у - координата г-ой обмотки считывания относительно обIмотки записи. На фиг,1 показана структурная электрическая схема преобразователя, на фиг.2 - один из вариантов структурной электрической схемы управляющего автомата-, на фиг.З - временные диаграммы. Преобразователь (фиг.1) содержит обмотку 1 считывания, трансформатор 2, выполненный в Виде согласованной магнитной линии, например, с ленточным П-образным магнитопроводом с постоянным зазором рассеяния, обмотку 3 записи, вентили 4 считывания, блок 5 сравнения, управляющий автомат 6, элемент 7 ИЛИ, одновибратор 8, источник 9 питания, вентиль 10 записи.

шину 11 запуска, шину 12 установа и выходную шину 13.

Источник 9 питания через вентиль 10 записи подключен к обмотке 3 записи. Обмотки 1 считывания, число которых соответствует количеству разрядов входного кода, через соответствующие вентили 4 считывания подсоединены ко входу блока 5 сравнения. Вход блока 5 сравнения подключен ко входу управляющего автомата 6 и чере элемент 7 ИЛИ к входу одновибратора 8, выход которого соединен с управляющим входом вентиля 10 записи.

Код подается на вход управляющего автомата 6, первый выход которого поключен к выходной шине 13, второй выход - через элемент 7 ИЛИ подключе к входу одновибратора 8, а остальные выходы соединены с управляющими входами соответствующих вентилей 4 считывания, при этом второй вход управляющего автомата 6 соединен с шиной 11 запуска, а третий вход - с шиной 12 установа.

Управляющий автомат (фиг.2) содержит шины 14-34, элементы 35 и 36 НЕ., элементы 37-49 И, элемент 50 ИЛИ, элементы 51 и 52 И, элемент 53 ИЛИ. Элементы 54-58 И, элемент 59 ИЛИ, регистр 60 сдвига и триггеры 61-63.

На фиг.З показаны: а - сигнал запуска на шине 11 запуска; б - сигнал на втором выходе управляющего автомата 6; в - сигнал на выходе одиовибратора 8, г - сигнал на выходе вентиля 10 записи; д - магнитный поток, возбуждаемый обмоткой запи-си; е,ж и з - напряжения на выходах обмоток 1 считывания (для случая трехразрядного кода 101); и,к и л сигналы на выходах вентилей 4 считывания (для случая трехразрядного кода 101); м - сигнал - на выходной шине 13, н - сигнал на выходе блока 5 сравнения.

Преобразователь код-временной интервал работает следующим образом.

Перед запуском устройства управляющий автомат 6 устанавливается в исходное состояние. Чтобы начать преобразование, на его входы по шина входного кода подается код Ко,...К,, подлежащий преобразованию, а на шину 11 - запускающий импульс Хд . Приэтом на выходной шине 13 появляется выходной сигнал преобразователя . 3м), а на втором выходгформируется импульс VJ(фиг, 36), который iпройдет через элемент 7ИЛИ,выводит из ждущего состояния одновибратор 8. Импульс от одновибратора (фиг.Зв) кратковременно закрывает вентиль 10 записи, отключив обмотку записи 3 от источника 9 питания на время переходного процесса в ней. Тем самым

магнитная линия приводится в исходное (нулевое) состояние.

По окончании импульса от одновибратора вентиль записи открывается,

соединив источник 9 питания с обмоткой 3 записи, в которой появляется ток, возбуждающий в магнитной лиНИИ 2 импульс потока с амплитудой, экспоненциально убывающей по длине

линии (фиг.Зд). При этом на входе каждой обмотки 1 считывания возникает экспоненциальный во времени импульс напряжения с амплитудой, определяемой положением обмотки (фиг.Зе, ж,з).

Управляющий автомат 6 через вентиль 4 считывания коммутирует на вход блока 5 сравнения ту обмотку, которая соответствует младшему из ненулевых разрядов преобразуемого кода. На выходе блока сравнения формируется импульс с длительностью, равной времени, за которое экспоненциальное напряжение с обмотки считывания достигает опорного уровня ЕОП (временные диаграммы приведены для случая трехразрядного кода 101). Импульс с блока 5 .сравнения является осведомительным для блока управления. Этот импульс своим задним фронтом через элемент 7

ИЛИ запускает одновибратор, закрывающий вентиль 10 записи. Обмотка 3 записи размьшается, магнитная линия приводится в исходное состояние, а по окончании импульса с одновибратора вновь

возбуждается. Описанный процесс повторяется: управляющий автомат соединяет с блоком сравнения обмотку считывания, соответствующую следующему ненулевому разряду кода, и так далее.

Выходной сигнал etrtx на шине 13

(фиг.3м) заканчивается в момент окончания последнего соответствующего старшему разряду кода импульса с блока сравнения (фиг.Зн). Таким образом , временной интервал i-ebix выходе складывается из временных интервалов с длительностями, пропорциональными весам ненулевых двоичных разрядов преобразуемых кодов 5110 teHtt-Ko2 kr 2...- Изменение магнитного потока по дл йе линии описывается выражением Ф6c)-1 e-a - fceУ / (О где X координата отсчитывается от обмотки заНиси, у л/ об к . - магнитное сопротивление линии; а - проводимость рассеяния (магнитная утечка) А и В постоянные определяются из конкретных магнитных условий на концах линий. При согласованной линии, т.е. линии, нагруженной на Волновой магни Н1лй резистор имеем Pfeb Po P cp(8)W),.e, где - длина линии; М(Р) - магнитное напряжение на конце; Ct - волновой (согласующий) магнитный резистор. Подстановка (1) в (2) после несло ных алгебраических преобразований дает , , т.е. Ф(-)е ( Так как питание включается cKa4ko образно, а ток (и поток) в индуктивности не может измениться мгновенно по ( в обмотке записи нарас тает во времени по закону . )«(i.), ()

где Ht установившееся значение

потока} Ь - постоянная времени цепи

возбуждения.

Таким образом, в целом изменение магнитного потока по длине линии и во времени описывается в силу (3) Ч (А) выражением

{x,t)6-e) (5)

Обмотки считывания работают в режиме холостого хода: сигнал на выходе обмотки считывания, расположенной на расстоянии X от начала линии

E(y,-t)... EH- - H/i -const (6)

откуда

tii- Ч+Л 2ii(XiV

(10)

Подставляя (8) в (1C), получаем 6-ахы-2(6-ах{) t

XIM 2ХА f2 Q -s. T- о,n

(11)

. a I -KoH«T-AWA

Чем старше разряд, тем меньше Xl т.е. тем ближе соответствующая обмотка считывания к началу линии (обмотке записи). Последовательности fco -fe/l --- соответствуют Выбрав место для одной из крайних обмоток считывания, можно затем ггоследовательно Выходной сигнал с обмотки считывания, подключенный к блоку сравнения, сравнивается в нем с постоянным опорным напряжением EQQ . Время -ten за которое выходной сигнал достигает значения опорного, зависит от координаты обмотки х и определяется из равенства оп 6,i) (7) откуда tcp()6-ax, (8) т.е. длительность импульса, формируемого блоком сравнения, линейно зависит от координаты подключенной к нему обмотки считывания, что позволяет весьма точно задавать эту длительность, нужным образом располагая обмотки по длине магнитной линии. В данном случае обмотки считывания располагаются fe соответствии с весами двоичных разрядов, точнее, так, что длительности временных интервалов от обмоток совпадают с seсами двоичных разрядов за вычетом длительн9сти tout импульса одновибратораti{v-i), K2, (д) (К - постоянный коэффициент), т.е. tivi (Xjvi Vtui«. t-xCxO CcuL расположить остальные обмотки, исходя из соотношения (11). Для случая трехразрядного кода 101 (гм.фиг.З) имеем tettx- (()) k () Обмотки считывания могут быть выполнены печатным способом или напылением на керамической или -гетинаксовой подложке с высокой точностью вза имного расположения на магнитопроводе Обмотка записи и блок сравнения питаются от одного источника, поэтомуопорное напряжение пропорционально амплитуде напряжения на обмотках, т.е .ЕН tcp не зависит от напряжения питания, нестабильност которого не влияет, таким образом, на точность формирования временных интервалов и, следовательно, на точность преобразователя в целом. На фиг.2 в качестве примера конкретной реализации приведена схема управляющего автомата. Рассмотрим его работу на примере преобразования трехразрядного кода. Перед началом работы все триггеры устанавливаются в исходное (нулевое) состояние путем подачи кратковременного импульса на шину 14 Уста новка, а в нулевой разряд регистра 60 сдвига записывается 1. Чтобы начать преобразование, на шиНу 17-20 Кд-К(л подается преобразуемьй код на шину 15 запускающий имKQпульс После установки нулевого разряда сдвигового регистра в единичное состояние разряд KO преобразуемого кода через элемент 37 подключается к шине 27 (5У, а через элемент 38 и элементы 50, 53 и 59 - к входам элементов 35, 40 и 45. При подаче импульса шину 15 срабатывает элемент 42, на выходе элемента 49 появляется высокий уровень, который переключает триггер 62 в единичное состояние. Вследствие этого сработает элемент 55 и триг.,гер 63 переходит в единичное состояние, в результате чего на выходе управляющего автомата на шинах 32 и 34 появляются сигналы Уе;, и qyy. Далее анализируется разряд KQ преобразуемого кода. Если в разряде. KQ поступила 1, то по окончании импул са, длительность которого соответств ет весу нулевого разряда, на шине 16 появляется осведомительный сигнал 2 от блока 5 сравнения, которьй через элемент 40 и 48 переключает триггер 6t. в единичное состояние, если же в разряде KQ - О, то сработают элементы 39 и 48 и триггер 61 немедленно переключается в единичное положение. Срабатывает элемент 54, в результате чего в регистре 60 сдвига происходит сдвиг единицы, записанной при установке, на один разряд вправо. Вследствие этого разряд К преобразуемого кода через элемент 46 подкдючается к шине 28 (5), а через элемент 47 и элементы 50, 53 и 59 - к входам элементов 35, 40 и 45. Сигналы с выходов триггеров 61 и 62, пройДя «о обратной связи, на входы элемента 43 вызывают срабатывание элемента 49, в результате чего тригIep 62 переключается в нулевое состояние. Далее осуществляется проверка на наличие единицы в (п ч-О-ом разряде регистра 60 сдвига. Если в -t-D-OM разряде регистра сдвига находится единица, то срабатывают элементы 41 и 48 и триггер 61 переключается в нулевое состояние, сработает элемент 56 и триггер 63 переключается в нулевое состояние, а сигнал У«ы« шине 34 исчезает. Таким образом, управляющий автомат возвращается в свое исходное состояние. Если в Хп разряде сдвигового регист имеется ноль, то далее анализируется. разряд K/i. Если на шине 18 в разряде К - 1, то по окончании импульса, длительность которого соответствует весу первого разряда, на шине 16 появляется осведомительный сигнал от блока сравнения, который через элемент 45 и 49 переключает триггер 62 в единичное состояние, если же на шине 18 в разряде О, то срабатывают элементы 44 и 49 и триггер 62 немедленно переключается в единичное состояние. Вследствие этого сработает элемент 54, в результате чего в сддиговом ,регистре оО происходит сдвиг единицы, ,„„,, г,.;„,;, смипицы, записанной при установке, на один разряд вправо и т.д. Таким образом, сигнал (временной интервал) , поступающий с выхода 34 управляющего автомата 6 на выходную шину 13 преобразователя, имеет длительность, равную сумме весов ненулевых разрядов входного кода. 9110 Технико-экономический эффект от использования изобретения заключается в повышении точности преобразования кода во временной интервал, так как отпадает необходимость в специальном подборе резисторов и числа витков обмоток трансформатора для получения 110 временных интерваиюв соответствующих весам разрядов кода. При этом упрощается и- конструкция устройства. того, в предлагаемом преобразователе нестабильность источника питания не сказывается на точности формирования временных интервалов.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КОД-ВРЕМЕННОЙ ИНТЕРВАЛ, содержащий трансформатор с обмоткой записи и первой обмоткой считывания, источник питания, вентиль записи и первый вентиль считывания, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и упрощения схемы преобразователя, в него введены управляющий автомат, одновибратор, элемент ИЛИ, f -1 обмоток считывания и вентилей считывания, где и -число разрядов входного кода, и блок сравне шя, первый вход которого через вентили считывания подключен к первым выводам соответствующих обмоток считывания, второй вход - к первому выходу источника питания, а выход - к первому входу элемента ИЛИ и первому входу управляющего автоматаj второй.и третий входы которого подключены соответственно к шине запуска и шине установки, остальные л входов - к соответствующим шинам входного кода, первый и второй выходы - соответственно к выходной шине и второму входу элемента ИЛИ, а остальные п выходов - к управляющим входам соответствующих вентилей считывания, при этом второй выход источника питания соединен со входом вентиля записи, управляющий вход которого через одновибратор подключен к (Л выходу элемента ИЛИ, а выход соединен с первьм выводом обмотки записи, второй вывод которой подключен к общей шине, причем вторые выводы обмоток считывания подключены к общей шине, а трансформатор выполнен в виде согласованной магнитной линии с обмотками считывания, расположенными относительно обмотки записи в соответствии с весами двоичных разрядов на расстоянии у 2 y-i - , где ,1,2, . .., п j - константа, координата i-ой обмотки считывания относительно обмотки записи.

Фие.1

9апамвЛ а