Преобразователь напряжения в код Советский патент 1984 года по МПК H03K13/20 

Изобретение относится к вычислительной и информационно-измерительной технике и может использоваться в информационных системах различного назначения. Известен преобразователь напряжения в код содержащий источник опорного напряжения, выход которого через последовательно соединенные резисторы соединен с общей шиной, а выводы резисторов - с анодами фотодиодов, катоды которых через светодиоды соединены с выходом генератора пилообразного напряжения и входом дифференцирующего блока, выход которого соединен с первым входом элемента И, второй вход кото рого через блок управления соединен входом генератора пилообразного напряжения, оптический вьтход каждого предьщущего светодиода - с оптическим входом каждого последующего фотодиода, которые оптически соединены с опти еским выходом измерительного механизма l . Недостатком преобразователя является низкое быстродействие. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является преобразователь напряжения в код, содержащий генератор тактовых импульсов, измерительный механизм со световым указателем, фотодиоды, источник опорного напряжения, ключ, триггер, светодиоды, аноды которых соединены с выходом ключа, а каждый через фотодиоды - с общей шиной, оптический выход каждого последующего светодиода - с оптическим вход каждого предьздущего фотодиода, оптические входы которых соединены. с оптическим выходом каждого предыдущего фотокатода, оптические входы которых соединены с оптическим выходом измерительного механизма со световым указателем, вход которого соединен с входной шиной, я выход первого светодиода - с первым входом триггера, второй вход которого соединен с выходом , генератора тактовых импульсов и первым входом ключа, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения 2j . Недостатком известного устройст ва является низкое быстродействие. Целью изобретения является повы шение быстродействия. Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь напряжения в код, содержащий генератор тактовых импульсов, измерительный механизм со световым указателем, фотодиоды, оптические входы которых оптически-соединены с оптическим выходом измерительного механизма со световым указателем, вход которого соединен с входной шиной, введены блок управления, транзисторные ключи, счетчик импульсов, шифратор, элемент ИЛИ, hi формирователей-инверторов, 1т1 кольцевых п -разрядных регистров сдвига, m резисторов, первые выводы которьк соединены с шиной питания, а второй вывод каждого резистора - с входом соответствующего формирователя-инвертора и катодами соответственно каждой группы из П фотодиодов, аноды ко- торьгх через транзисторные ключи соединены с общей шиной, а их управляющие входы - с выходами соответств.уюш.его кольцевого П разрядного регистра сдвига, вход каждого из которых соединен с выходом генератора тактовых импульсов и входом счетчика импульсов, причем выходы формирователей инверторов соединены с входами шифратора и элемента ИЛИ, выход которого через блок управления соединен с управляющими входами шифратора и счетчика импульсов, выходы которых соединены с выходными шинами. На чертеже приведена структурная электрическая схема преобразователя, .:; Преобразователь содержит измерительный механизм 1 со световым указателем, вход которого является входом преобразователя, счетчик 2 импульсов, блок 3 управления, генератор 4 тактовых импульсов, элемент ИЛИ 5 на hi входов, шифратор 6 на щ входов, блоки 7 ключей, состоящие из фотодиодов 8, транзисторных ключей 9, резистора 10, гт) кольцевых п -разрядньтх регистров 11 сдвига с разрядными выходами 12 и формирователи-инверторы 13. Измерительный механизм 1 оптически соединен с фотодиодами 8, которые через транзисторные ключи соединены с общей щиной, а управляющие входы транзисторных ключей 9 с выходами кольцевых п -разрядных регистров 11, входы которых соёди3

нены с выходом генератора и входом счетчика 2, управляющий вход которого соединен с входом шифратора 6 и через блок 3 с выходом элемента, ИЛИ 5, входы которого соединены с входами шифратора 6 и через инверторы 13 с катодами фотодиодов 8 и первЬм выводом резистора 10, второй вывод которого соединен с шиной питания. ,

Преобразователь работает следующим образом.

Счетчик 2 может работать с любым основанием счета, необходимо только чтобы число фотодиодов 8 в блоке 7, а именно Г) , было кратным основанию счета. Кроме того, разрядность счетчика выбирается исходя из значения Л .

Число блоков 7 при группировке фотодиодов в блоки необходимо выбирать .кратным основанию счета. Это облегчает построение шифратора 6 и обеспечивает соответствие выходного кода шифратора старшим разрядам выходного кода.

Таким образом, число всех фотодиодов или число дискретных положений светового указателя измерительного механизма 1 равняется N fnh. Измерительный механизм 1 работает так, что при отсутствии входного воздействия световой указатель освещает первый фотодиод 8 первого блока 7, а для того, чтобы указател освещал второй фотодиод 8 первого блока 7, надо на вход устройства подать квант входного воздействия. Порядковый номер х дискретного положения светового указателя соответствует входному воздействию, равному квантам с точностью до квант.а,

Пусть входное воздействие Uy такое, что световой указатель измерительного механизма 1 освещает i-и фтодиод 8 блока 7,. Все остальные элементы в этом блоке и в остальных блоках неосвещены, В исходном состоянии счетчик 2 обнулен, а кольцевые регистры 11 сдвига находятся в таком состоянии, что на первых выходах 12 всех кольцевых регист.ров 11 высокие уровни, логические 1, а на остальных выходах низкие уровни, логические О, При поступлении на тактовые входы кольцевых

регистров 11. сдвига импульсов с

83844

генератора 4 логические 1 сдвигаются и тем самым поочередно коммутируют, замыкают транзисторные ключи 9 вблоках 7, воздействуя на

5 управляющие входы этих ключей. Резистор 10 служит для того, чтобы обеспечивать соответствуюп ий уроВень логических 1 или О на входе инвертора 13 в зависимости от

0 параметров фотодиода 8. При освещенном фотодиоде 8 и замкнутом транзисторном ключе 9 напряжение на входе инвертора 13 должно быть равно логическому 0, а при неосве5 щенном фотодиоде - логической 1,

В исходном состоянии при освещении 1 -го фотодиода 8 в блоке 7 на входах всех формирователей-инверторов 13 высокие уровни, логические 1, на первых выходах О, что обеспечивает логический О на выходе элемента 5, При поступлении I -го импульса на входы регистров 11 замыкаются ключи 9 блоков 7, но, как только в одном блоке 7 фотодиод.8 освещен и имеет низкое сопротивление, то только на входе соответствующего формирователя-инвертора 13 появляется низкий уровень. Во всех

остальных блоках 7 при замьжании . любых ключей 9 низкие уровни на входах соответствующих формирователейинверторов 13 не появляются ввиду неосвещенности всех остальных фотодиодов за исключеньем одного фотодиода 8 в данном блоке 7. При появлении на выходе, формирователя 13 логической 1 появляется 1 на выходе элемента 5 и воздействует на

0 блок 3, Сигнал с выхода блока 3, воздействуя на стробирующий вход шифратора 6, позволяет расщифровать состояние-инверторов 13, соответствующее логической 1 только на

5 выходе одного формирователя-инвертора 13. Кроме того, этот же сигнал, воздействуя на второй вход счетчика 2, позволяет снять состояние счетчика 2, соответствующее

0 nocTynjjeHHTO 1 -го импульса на вход счетчика 2 с выхода генератора 4, Таким образом, на выходе преобразователя имеется код, отображающий положение светового указателя или

5 соответствующее ему входное воздействие Ux .

Кольцевые счетчики п -разрядны |и работают циклически, поэтому через каждые h периодов тактовых импульсов (1д) можно снимать выходной код. Цикл преобразования равен Тц n.t . С изменением координаты светового указателя пропорциональ.но линейно меняется и выходной код. Путем разбивки на блоки всех фотодиодов достигнут выигрыш в быстродествии, в сокращении времени преобразования в m раз. Порядковый номер освещенного фотодиода 8 внутри блока 7 определяет состояние младших разрядов, выходного кода с помощью счетчика 2/ а порядковый номер блока 7, в котором находится этот освещенный элемент, - состояние старших разрядов выходного кода с помощью шифратора 6. .

faким образом, преимуществом предложенногр преобразователя по сравненим с известными является более высокое быстродействие, которое достигается путем разбивки преобразователя на отдельные блоки ключей, а также в связи с применением кольцевых регистров сдвига и транзистор ных ключей в качестве ключевых злементов вместо используемых в известном преобразователе фотоприемни |Ков , быстродействие которых меньше быстродействия указанных элементов .

Преобразователь может быть ис- пользован для преобразования в код координаты светового луча, параметров переменного тока

а так же других параметров , предвари тельно преобразованных в коорди нату луча .

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ В КОД, содержащий генератор тактовых импульсов, измерительный механизм со световьтм указателем, фотодиоды, оптические входы которых оптически соединены с- оптическим выходом измерительного механизма со световым указателем, вход которого соединен с входной шиной, отличающийся тем, что, с целью повышения его быстродействия, введены блок управле; НИН, транзисторные ключи, счетчик импульсов, шифратор, элемент ИЛИ,m формирователей-инверторов,щ кольцевых И -разрядных регистров сдвига,m резисторов, первые выводы которых соединены с шиной питания, a второй вывод каждого резистора соединен с входом соответствзпощего формирователя-инвертора и с катодами соответственно каждой группы из ti фотодиодов, аноды которых через транзисторные ключи соединены с общей шино, a управляюпще входы транзисторных ключей соединены с выходами соответствунщшс кольцевых ц-разрядных регистров сдвига, вход каждого из которых соединен с выходом генератора тактовых импульсов и входом счетчика импульсов, причем выходы формирователей-инверторов соединены с входами пшфратора и элемента ИЛИ, выход которого через блок управления соединен с N9 управлякшрши входами шифратора и счётчика импульсов которых 00 СО СХ) соединены с выходны14И шинами. и