Кодирующее устройство Советский патент 1984 года по МПК H03K13/00 

f Изобретение относится к импульсно технике и может быть использовано в .цифровых измерительных устройствах. Известно кодирующее устройство, содержащее два ключа, источник образцового напряжения, генератор сче ных импульсов, блок управления, интегратор, компаратор, тпиггер, элемент И и счетчик импульсов pj . Однако методическая погрещность зтого устройства, возникающая изза экслоненциальной зависимости во времени выходного напряжения интегратора, а также аппаратурная погреш кость, обусловленная нестабильностью нулевого уровня этого интегратора, не позволяют добиться достаточной точности иограничивают диа пазон кодирования аналогового сигна ла, , Наиболее близким техническим, решением к изобретению является кодирующее устройство, содержащее первы элемент И, первый вход которого сое динён с выходом генератора счетных импульсов, второй вход подключен к выходу первого компаратора, а трети вход соединен с выходом второго ком паратора, выход первого элемента И соелинен с входом счетчика импульсо первые входы первого и второго кс 1параторов подключены к выходу генератора пилообразного напряжения, вх которого соединен с выходом блока у равления 2 . Недостатка известного устройст ваявляются низкая точность и ограниченный диапазон кодирования ана логового сигнала. Цель изобретения - Повьшение точ

иости и расширение диапазона работы.

Поставленная цель достигается тем, что в кодирующее устройство,.содержащее первый элемент И, первый вход

которого соединен с выходом генератора счетных импульсов, второй вход подключен к выходу первого компаратора , а третий вход соединен с выходом второго компаратора, выход первого элемента И соединен с входом 50 счетчика импульсов, введены третий компаратор, ключ, два инвертора, второй и третий элементы И, элемент ИЛИ, согласующий каскад, делитель . частоты следования импульсов, две 55 дифференцирующие и интегрирующая .RC-цепи, причем вх;од кодирующего устройства соединен с входом третьего

ных импульсов соединен с входом делителя 2 частоты следования импульсов и с первым входом первого элемента И 10, выход которого соединен с входом счетчика 17 импульсов.

Выход делителя 2 частоты следования импульсов соединен с входом первого инвертора 3, с первым входом третьего элемента И 9 и с входом интегрирующей КС-цепи 14, выход которой соединен с входом согласующего каскада 13, выход которого соединен с входом дифференцирующей КС-цепи 16, выход которой соединен с входом первого компаратора 6 и первым входом второго компаратора 7, второй вход которого соединен с выходом дифференцирующей КС-цепи 15, вход которой 0 компаратора и сигнальным входом ключа , управляющий вход которого соединен с выходо элемента ИЛИ, первый { .вход которого соединен с выходом второго элемента И, а второй вход с выходом третьего элемента И, первый вход второго элемента И соединен с выходом первого инвертора, вход которого соединен с выходом делителя частоты следрвания импульсов, с первьм входом третьего элемента И и- с входом интегрирующей RC-цепи, а второй вход второго элемента И - с выходом второго инвертора, вход которого соединен с вторым входом третьего элемента И, с выходом Третьего компаратора и с выходом индикации знака входного напряжения, выход интегрирующей RC-цепи через согласующий каскад соединен с входом первой дифференциальной КС-цепи, выход которой соединен с входом первого компаратора и первым входом второго компаратора, а выход ключа через вторую дифференцирующую ЕС-цепь соединен с вторьм входом второго компаратора, при этом выход генератора счетных импульсов соединен с входом делителя частоты следования импульсов. На чертеже представлена функциональная схема кодирующего устройства. Кодирующее устройство содержит генератор 1 счетных импульсов, делитель 2 частоты следования импульсов, инверторы 3 и 4, компараторы 5-7, элементы И 8-10, элемент ИЛИ 11, ключ 12, согласующий каскад 13, интегрирующую КС-цепь 14, дифференцирующие RC-цепи 15 и 16, счетчик 17 импульсов. Выход генератора 1 счетсоединен с выходом ключа 12, вход ко .торого соединен с входом третьего компаратора 5, выход которого соединен с вторым входом элемента И 9 и с входом второго инвертора 4,. выход которого соединен с вторым входом второго элемента И 8. Выходы элементов И 8 и 9 соединены соответственно с первым и вторым .входами элемента ИЛИ 11, выход которого соединен с управляющим входом ключа 12. Выход первого компаратора 6 соединен с вторым входом элемента И 10, третий вход которого соединен с выходом компаратора 7. Кодирующее устройство работает следующим образом. Последовательность импульсов генератора 1 подается на вход делителя 2 частоты следования импульсов, работающего в коде, соответствующем коду ВЫХОДНОГО; счетчика 17 импульсов. Прямоугольное импульсное напряжение делителя 2 частоты следования импульсов поступает йа вход RC-цепи 14, с выхода которой снимается на пряжение, изменяющееся во времени по экспоненциальному закону. Функциональную зависимость напряжения на V . , i n ii,,,ttl-u, r.-e -U( IJlue ) U«i6W -Uc (При работе кодирующего устройств возможны два состояния входных напряжений: Ug( о и . Если UBX.O, то выходное напряже ние, поступая на вход компаратора 5 устанавливает состояние логической едо1ницы на его выходе, что способст вует прохождению прямоугольных импульсов делителя 2 частоты через элемент И 9, так как первый и второ входы его. соединены соответственно выходом делител) 2 и выходом компаратора 5. , , Импульсное напряжение элемента И 9, поступая на управляющий вход ключа 12 через элемент ИПИ 11, управляет его работой. Поскольку сигнальный вход ключа 12 соединен со ВХОДОМ устройства, с выхода этого ключа снимается импульсное напряже ние, амплитуда импульсов которого равна напряжению Uj. КС-цепи 14.в установившемся режиме можно записать следующим образом ll,,,lil-U.-U, уе ,) -г. t.:. чч с г , Uci4lt)-llo е е ,если- г Т -амплитуда импульса делителя 2 частоты; Т - период следования импульсов делителя 2; -постоянная времени КС-цепи 14. Треугольное напряжение КСг-цепи .14, изменяющееся во времени по экспоненциальному закону, через.согласующий каскад 13 подается на вход дифференцирующей КС-цепи 16, причем постоянные времени КС-цепей 14 и 16 равны между собой. Изменение напряжения во. времени на КС-цехш 16 в установившемся режиме, согласно теореме разложения для случая кратных полюсов, можно записать следующим образом г e ,ecKMOfi«2 e--r2 / - ,ecMgii T, Выходное, напряжение ключа 12 подается на,вход дифференцирующей КС-цепи 15, постоянная времени которой равна постоянной времени ДС-цепей 14 и 16. Напряжение йа КС-цепи 15 во врёме ни в установившемся изменяется по следующему закону . еДесАиОИ -, U,,,it).-ll .т/г-с. -с t UR, е .ecAHgttiT. результате сравнения напряжений КС-цепей 15 и 16 с помощью компаратора 7 .с его выхода снимается импульсное напряжение. Временной интервал от нуля до среза первого выходного импульса этого компаратора составляет II т . (ue-) Компаратор 6 формирует импульсно напряжениеу фронты импульсов которо го соответствуют моментам перехода напряжения U (t) через нулевой ур вень, т.е. интервал времени, соотве .ствующий промежзггку от начала координат до переднего фронта первого и пульса, равен .-t/2 а, Ь Ввиду того, что выход геие ратора 1 счетных импульсов соединен.с первьм входом элемента И 10, а выходоы компараторов 6 и 7 подключены соответственно к второму и третьему вхо дам элемента И 10, с выхода элемент И 10 снимаются пачки высокочастотны импульсов. Длительность каждой из этих пачек равна Дачки импульсов элемента И 10, пос. тупая на счетный вход выходного , счетч пса 17 импульсов, устанавливают ячейки этого счетчика в состояния, соответствующие величине,выход ного напряжения согласно заложенному в счетчик 17 цифровси у коду. 80 Когда Uj сО, состояние логического нуля компаратора 5 инвертируется с помощью инвертора А в состояние логической единицы, которое позволяет импульсному напряжению делителя 2 через инвертор 3, элемент И 8 и элемент ИЛИ 11 поступать на управляющий вход ключа 12, В результате такого управления с выхода ключа 12 снимается импульсное напряжение, амплитуда н полярность которого соответствуют напряжению Ug , во временном же интервале импульсы ключа 12 сдвигаются на промежуток Т/2 относительно импульсов делителя 2 частоты. Напряжение на RC-цепи 15 в уста.новившемся режиме во времени изменяется по такому же закону, что и для случая Uj)( О, Процессы, происходящие с помощью остальных элементов кодирующего устройства,, такие же, что и при U О, т.е.,. t &t,-fttj Состояние логического нуля компаратора 5 указывает на отрицательное значение входного напряжения. Предлагаемое изобретение позволяет исключить влияние методической погрешности на точность кодирования аналогового сигнала и расширить диапазон работы кодирующего устройства..

Вмд

КОДИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее первый элемент И, первый вход которого соединен с выходом генератора счетных импульсов, второй вход,подключен к выходу первого компаратора, а третий вход соединен с выходом второго-компаратора, выход первого элемента И соединен с входом счетчика импульсов, отличающ е ее я тем, что, с целью повышейия точности и расширения диапазона работы, введены -третий компаратор, ключ, два инвертора, второй и третий элементы И, элемент ИЛИ, со- . гласующий каскад, делитель частоты следования импульсов, две дифференцирующие и интегрирующая КС-цепи, причем вход кодирующего устройства Iсоединен с входом третьего компаратора и сигнальным входом. ключа, управляющий вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом второго элемента И, а второй вход - с выходом третьего элемента И, первый вход второго элемента И соединен с выходом первого инвертора, вход которого соединен с выходом делителя частоты следования импульсов, с первым входом третьего элемента И и с входом интегрирующей КС-цепи, а второй вход второго элемента И соеди§ нен с выходом второго инвертора, вход которого соединен с вторым входом третьего элемента И, с выходом третьего компаратора и с выходом индикации знака входного напряжения, выход интегрирующей КС-цепи через согласующий каскад соединен с входом первой дифференцирующей RC-цепи, выход которой соединен с входом первого N9 Х компаратора и первым входом второго компаратора, а выхбд ключа через вторую дифференцирующую КС-цепь соединен :о х с вторым входом второго компаратора, при этом выход генератора счетных импульсов соединен с входом делителя частоты следования импульсов.

/2

ф у

If