Функциональный преобразователь Советский патент 1993 года по МПК G06G7/26 

ffjf

о-

I

I

/Гх

00

ел о ел

-N|

Изобретение относится к информационно-измерительной технике, в частности к функциональным преобразователям, и может быть использовано при построении информационно-измерительных систем,

Целью изобретения является повышение быстродействия функционального преобразователя за счет уменьшения времени преобразования.

На фиг.1 приведена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 и 3 - временные диаграммы, поясняющие его работу; на фиг.4 - пример исполнения цифрового измерителя временных интервалов.

Функциональный преобразователь содержит включенные последовательно интегратор 1, ключ 2, генератор линейно изменяющегося напряжения 3 и компаратор 4, выход которого соединен с К-входом триггера 5, С-вход которого соединен с генератором тактовых импульсов 6, первый вход интегратора 1 соединен с входом преобразователя, источник опорного напряжения 7, выходы которого соединены с информационными входами коммутатора 8, выход которого соединен с вторым входом интегратора 1, свободный вход компаратора 4 соединен с источником опорного напряжения 7, цифровой измеритель временных интервалов 9, тактовый вход которого соединен с генератором тактовых импульсов б, а выход является выходом преобразователя, выход триггера 5 соединен с первым информационным входом цифрового измерителя временных интервалов 9, элемент И 10, интегратор 11, коммутируемые источники тока 12 и 13, компаратор 14, блок формирования временных интервалов 15; блок синхронизации 16, входы компаратора 14 подключены соответственно к выходу интегратора 11 и к источнику опорного напряжения 7, а выход - к информационному входу блока формирования временных интервалов 15, выходы которого соединены с вторым и третьим информационными входами цифрового измерителя временных интервалов 9, вход интегратора 11 соединен с коммутируемыми источниками тока 12 и 13, причем управляющие входы коммутируемых источников тока 12 и 13 соединены соответственно с выходом элемента И 10 и с выходом формирователя временных интервалов 15, прямой вход элемента И 10 соединен с выходом триггера 5, выход компаратора 4 соединен с инверсным входом элемента И 10, выходы блока синхронизации 16 соединены соответственно с управляющим входом ключа 2, с S-входом триггера 5 и с входом запуска формирователя временных интервалов 15, выход генератора тактовых импульсов 6 соединен с тактовыми входами блока синхронизации 16 и формирователя временных интервалов. Цифровой измеритель временных интервалов 9 содержит, например, счетчики импульсов 17 и 18. Блок формирования временных интервалов 15 состоит, например, из триг- геров 19 и 20. Блок синхронизации 16 построен, например, на включенных последовательно счетчике импульсов 21 и дешифраторе 22.

Работа устройства осуществляется циклично. Длительность цикла задается периое дическими управляющими сигналами, поступающими на управляющий вход ключа 2 (см. фиг.2б) и вход К триггера 4. В результате на конденсаторе Coi блока 3 (см. фиг.2,в) запоминается выходное напряжеQ ние интегратора 1 (см. фиг.2,а) ,в этот момент начинается временной интервал Т| (см. фиг.2,д) и временной интервал Tt (см. фиг.2,е). После окончания управляющего импульса ключ 2 размыкается. Интервал П

5 управляет ключом 2 так, что во время действия Ti на вход интегратора 1 подается напряжение +Е, а во время отсутствия - напряжение -Е. Входное напряжение подается на интегратор 1 постоянно. Напряже0 ние на конденсаторе Coi начинает уменьшаться и после пересечения уровня компарирования Uoi завершается временной интервал Ti.

Запишем уравнение баланса зарядов

5 на конденсаторе интегратора 1: ЦТ ЕСТ-ТО ETi RxC REC откуда, обозначив

.TXi T-2Ti

0UxTRE

ТхГ

RxE

Интервал Ti завершается после прихо да ближайшего тактового импульса (см. фиг,2,г). На выходе элемента И 10 выделяется импульс П который образован вычитанием из Т) интервала TI (см, фиг.2, х). Справедливы следующие соотношения

T, ,. (1)

где Кит - коэффициент преобразования напряжения во временной интервал;

Is - ток источника тока 3;

Ui - выходное напряжение интегратора 1, запомненное на конденсаторе Coi в момент выборки.

+ Tj (2)

На счетчик импульсов 18 поступит следующее количество импульсов (см. фиг.2,з):

кк к

N, 2}r,. (T,+Ti)fo (з) i-i

где fo - частота тактового генератора б;

К - количество циклов, в течение которых производится подсчет импульсов.

Интервал Т управляет коммутируемым источником тока 12 так, что он подключается к конденсатору Coz, на конденсаторе Со2 запоминается ампер-секундная площадь, пропорциональная сумме интервалов Ti (см. фиг.З, б), которые были сформированы в ряде циклов - число циклов суммирования определяется разработчиком, управление реализуется программно либо схемотехнически.

В результате на конденсаторе Соа будет накоплен заряд д:

g-2 irT

1 1

и

д

С02

(4) (5)

N 1 Т1 f0

(Ю)

где 1ц - ток источника тока 12:

U - напряжение на конденсаторе Со2 (см. фиг.З, б).

После окончания К-го цикла на триггер 19 поступает импульс старт, который инициализирует начало этапа расшифровки заряда, накопленного на конденсаторе Со2: импульс старт устанавливает триггер 19 в единичное состояние (см. фиг.З, д), начинается временной интервал Т

т1 с°2() кит о -и1)

Временной интервал Т1 завершается после срабатывания компаратора 14 по приходу ближайшего тактового импульса f0.

Ток источника тока блока 13, при помощи которого разряжается конденсатор Со2, на этапе формирования Т1

Из -In(7)

После окончания интервала Т в единичное состояние устанавливается триггер 20, начинается временной интервал Т (см. фиг.З, г), ток источника тока блока 13, при помощи которого заряжается конденсатор на этапе формироваяия Т :

113- +I11/M(8) где М - основание системы счисления, обычно выбираемое равным 10 или 16.

(-uUu11)()M(9)

Во время действия интервала Т 1 в счетчике 17 формируется результат (см. фиг.З. ж):

который затем вычитается из N, во время

-11

и

действия Т формируется N (см. фиг.З, з):

N11 T11f0

(11)

который затем суммируется с предыдущим результатом с весовым коэффициентом.

Окончательно получаем

Nx-N-N1 +.

kk Nx ( DT|fo + f0)

( 1

I 1

2inTi f0

Tis

10 f ±J - CozUV +

V111 I13 -

.rCozUifoM Co2l 11foM. J 113113 k ;M

2 T|f0 - U11f0K ЈTjfo - .

i 1i 1

(13)

где Т - эквивалентный временной интервал, определяющий отличие результата NX от истинного результата из-за ограниченной дискретности результата.

Сравнивая выражения (3) и (12) можно сделать вывод, что дискретность результата

возросла в М раз.

Это означает, что для достижения заданной дискретности выходного кода в предложенном устройстве требуется меньшее время, чем в известном устройстве.

Изобретение обеспечило функциональному преобразователю повышение быстродействия - выходной код преобразователя той же разрядности, что и в известном устройстве, формируется в предлагаемом устройстве намного быстрее. Это является существенным достоинством предлагаемого устройства. Так, например, если оно используется в составе автоматизированной системы, то повышение быстродействия

функционального преобразователя обеспечивает повышение производительности и эффективности системы в целом.

Формула изобретения Функциональный преобразователь, содержащий последовательно соединенные первый интегратор, ключ, генератор линейно изменяющегося напряжения и первый

компаратор, выход которого соединен с К- входом триггера, С-вход которого соединен с генератором тактовых импульсов, первый вход интегратора соединен с входом преобразователя, источник опорного напряжения, выходы которого соединены с информационными входами коммутатора, выход которого соединен с вторым входом интегратора, свободный вход первого компаратора соединен с источником опорного напряжения, цифровой измеритель временных интервалов, тактовый вход которого соединен с генератором тактовых импульсов, з выход является выходом преобразователя, выход триггера соединен с первым информационным входом цифрового измерителя временных интервалов, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены элемент И, второй интегратор, первый и второй коммутируемые источники тока, второй компаратор, блок формирования временных интервалов, блок синхронизации, входы второго компаратора подключены соответственно к выходу второго интегратора и источнику опорного напряжения, а выход - к информационному входу блока формирования временных интервалов, выходы которого соединены с вторым и третьим информационными входами цифрового измерителя временных интервалов, вход второго интегратора соединен с первым и вторым коммутируемыми источниками тока, причем управляющие входы первого и второго коммутируемых источников тока соединены соответственно с выходом элемента И и выходом формирователя временных интервалов, прямой вход элемента И соединен с выходом триггера, выход первого компаратора соединен с инверсным входом элемента И, выходы блока синхронизации соединены соответственно с управляющим входом ключа, S-входом триггера и входом запуска формирователя временных интервалов, выход генератора тактовых импульсов соединен с тактовыми входами блока синхронизации и формирователя временных интервалов.

Изобретение относится к информационно-измерительной технике, функциональным преобразователям и может быть использовано при построении информационно-измерительных систем. Цель изобретения - повышение быстродействия функционального преобразователя. Сущность изобретения: преобразователь содержит интеграторы 1, 11, ключ 2, генератор линейно изменяющегося напряжения 3, компараторы 4,14, триггер 5, генератор тактовых импульсов 6, источник опорного напряжения 7, коммутатор 8. цифровой измеритель временных интервалов 9, элемент И 10, коммутируемые источники тока 12 и 13, блок формирования временных интервалов 15, блок синхронизации 16. 4 ил. fe