Преобразователь напряжение-код Советский патент 1989 года по МПК H03M1/56 

Изобретение относится к цифровой, измерительной и вычислительной технике и может быть использовано для преобразования аналоговых величин в цифровые, для получения цифровой информации о расположении объектов в двухмерной системе координат, а также при цифровой обработке аналоговых сигналов .

Целью изобретения является расширение области применения преобразователя, заключающееся в дополнительном преобразовании напряжения в код с ир- .рациональным .основанием .

Преобразователь предназначен для преобразования аналоговой величины в зависимости от режима преобразования либо в двоичный код, либо в код с иррациональным основанием . Выходной сигнал N, в идеальном двухком- параторном ПНК последовательного та имеет следующий вид: Тх Ux

N

X гг -ot tr.u -oi

ел

о

00

со

4

СО

где N)( - цифровой эквивалент преобразуемого электрического напряжения Ux ;

Tj - временной интервал, пропорционален входному напряже-. нию

о - период следования импульсов генератора импз льсов стабилной частоты;

оС - скорость изменения напряжения ГПН.

Выходной 2п разрядный код с осно- ванием -42 можно изобразить так:

N,a,,., ( -ьа,,.,(л(2).. +a,,(лi2V+a,(лf2) +a,() ,

где а принимают значения О или 1.

Веса разрядов данного кода состав последовательность степеней основания л12:

..,16л, 16,8-, 8, 44, 4, 2-4

2,4,1.

Нз этого выражения следует, что четные степени являются весами разря дов двоичного кода, а нечетные - ве- сами двоичного кода, умноженными на

-л). С учетом этого выходной код

2г,- 2п-2 ;(2 N 42 rai2- а-2 ,.

- г т

где a;,,j и являются цифрами

двоично-кодированной системы счисления с основанием -у2, а i,j для 2п- разрядных чисел принимают значения

,3,5,...,2n-l ;

,2,4,...,2n-2.

Первый член формулы, составляет сумму нечетных разрядов кода N, а второй член - сумму четных разрядов этого же кода. Особенностью выражени является то, что в Нем

ап-1 1Ь) 2(1-2 . иЕ:а,

i-o

позволяют изображать п-разряд1а1е двоичные коды, С учетом этого N ()ZIa;2 (42 +1)N,

где ,l, а ,1 ,.2, . . . ,п-1, ;

N - двоичный код, пропорциональ- ный аналоговой величине.

Подставив последнее первые, получим UK

N

г,,(+})

Последнее выражение является исходным в разработке преобразователя наtO

20

25

30

5

0

.

0

5

пряжение - код с цифровым выходным сигналом в двоичном коде и коде с иррациональным основанием.

Кроме того, анализ выражений показывает, что для получения кода N необходимо входное напряжение разделить на (л|2+1), а затем с помощью цифровых элементов преобразователя

умножить двоичный код N на ().

На чертеже представлена функциональная схема преобразователя напряжение - код.

Преобразователь напряжение - код содержит первый 1 и второй 2 блоки сравнения, генератор 3 пилообразного напряжения, первый 4 и второй 5 триггеры управления, элемент И 6, генератор 7 импульсов стабильной частоты, п-разрядный счетчик 8 им- п льсов, 2п-разрядный выходной регистр 9, выходы которого являются выходной шиной (не показана) группу 2п элементов Н 10, масштабирующий операционный усилитель 11, первый 12 и второй 13 аналоговые ключи, шину 14 запуска, входную шину 15, первую 16, вторую 17 и третью 18 шины управления, выходную шину 19.

Преобразователь напряжение - код в режиме преобразования напряжения U в код с иррациональным основанием л работает следующим образом.

Преобразованию предшествует установка элементов и узлов схемы в исходное состояние, которому соответст- вует нахождение триггеров 4 и 5 управления в нулевом положении и нали- чие в счетчике 8 импульсов, выходном регистре 9 нулевой информации. В дан- ном состоянии генератор 3 пилообразного напряжения не вырабатывает сигналов, входное напряжение и,( , промас- штабированное масштабирующим операционным усилителем 11, присутствует на втором входе второго блока 2 сравнения, а импульсы генератора 7 импуль- .сов стабильной частоты на счетный вход счетчика 8 импульсов не поступают. Преобразователь напряжение - код готов к работе. В момент поступления в шину 14 запуска генератора 3 пилообразного напряжения запускается и начинается формирование сигнала. Когда пилообразное уравновешивающее напряжение проходит через нуль,, блок 1 сравнения срабатывает, вследствие чего триггер 4 управления устанавливается в единичное положение, разрешая по- ступл ние импульсов стабильной частоты через элемент И 6 на вход счетчика 8 импульсов. Идет процесс преобразования напряже1|ия U во временной

1+4

интервал, который заполняется импульсами генератора 7. Количество этих имкода N), , пройорциональная входному напряжению U, формируется в счетчике 8 импульсов.

Формула изобретения

4

Преобразователь напряжение - код, содержащий первый и второй блоки

10 сравнения, первые входы которых под- пульсов регистрируется счетчиком 8. На- ключены к выходу генератора пилооб- .

кода N), , пройорциональная входному напряжению U, формируется в счетчике 8 импульсов.

Формула изобретения

4

Преобразователь напряжение - код, содержащий первый и второй блоки

Изобретение относится к цифровой измерительной и вычислительной технике и может быть использовано для преобразования аналоговых величин в цифровые, для получения цифровой информации о расположении объектов в двумерной системе координат, а также при цифровой обработке аналоговых сигналов. Целью изобретения является расширение области применения, заключающееся в преобразовании напряжения в код с иррациональным основанием √2. Преобразователь напряжение - код содержит первый и второй блоки сравнения, генератор пилообразного напряжения, первый и второй триггеры управления, элемент И, генератор импульсов стабильной частоты, N-разрядный счетчик импульсов, 2N-разрядный выходной регистор, группу из 2N- элементов И, масштабирующий операционный усилитель, первый и второй аналоговые ключи. 1 ил.

напряжению U --

ступит момент, когда текущее значение пилообразного напряжения будет равным

, блок 2 сравнения

1-.-42

сработает и его выходным сигналом первый триггер 4 управления установится в нулевое состояние, прекратив тем cat-fbiM поступление импульсов на счетчик 8.

Двоичный код N на счетчике 8 будет пропорционален временному интервалу Tj, который, в свою очередь, будет

пропорционален напряжению . Для

1+л12 ,

получения кода с иррациональным основанием -N2 следует подать управляющий сигнал на третью шину 18 управления. Тогда каждая i-я единица двоичного кода счетчика 8 поступит через и (21-1)-и И 10 на два рядом стоящих входа выходного регистра 9 и запищется в соответствующие разряды его. Та- 35 второй аналоговые ключи и втоким образом будет выполнена операция

умножения (I+J) и окончательно сформирован код N с основанием , пропорциональный входному напряжению

Ux.

В режиме преобразования напряжения и в двоичный Код триггер 5 управляющим сигналрм, поступившим на шину 16, устанавливается в единичное состояние, подключая первым аналоговым ключом 12 напряжение U к второму

входу второго блока 2 сравнения, минуя масштабирующий операционный усилитель 11. Процесс преобразования в данном режиме в остальном.аналогичен ранее 15ассмотренному. При этом 3 работе не принимают участия масштабирующий операционный усилитель 11, второй аналоговый ключ 13, группа 2п элементов Н 10 и выходной регистр 9, Цифровая величина в виде двоичного

разного напряжения, вход которого является шиной запуска, второй вход первого блока сравнения подключен к

шине, а выходы первого и вто- л рого блоков сравнения подключены со ответственно к единичному и нулевому входам первого триггера упраавления, единичный выход которого соединен с

первым входом элемента И, к второму входу которого подключен генератор импульсов стабильной частоты, а выход элемента И соединен со счетным входом п-разрядного счетчика импульсов, выходы которого являются первой выходной шиной, отличающий- с я тем, что, с целью расширения области применения преобразователя, заключающегося в дополнительном

преобразовании напряжения в код с иррациональным основанием -412, в него введены 2п-разрядный выходной регистр, группа 2п элементов И, масштабирующий операционный усилитель, перрой триггер управления, единичный и нулевой входы которого являются первой и второй шинами управления соответственно, а прямой и инверсный вы40 ходы соединены с управляющими входами соответственно первого и второго аналоговых ключей, причем информационные входы первого аналогового ча непосредственно, а второго анало45 гового ключа через масштабирующий операционный усилитель соединены с входной шиной, выходы аналоговых ключей подключены к второму входу второго блока сравнения, при этом выход

50 i-ro разряда ,2,... ,п) п-разрядног счетчика импульсов подключен к первым входам 2 i-ro и (21-1)-го элементов И группы, вторые входы которых являются третьей шиной управления, а выхоgg ды подключены к соответствующим входам 2п-разрядного выходного регистра, выходы которого являются второй выходной шиной.

R

С