БИБЛИОТЕЧКАЮ. Н. Грехов Советский патент 1970 года по МПК H03M1/66 

Изобретение отиосится к области электроиной измерительиой и вычислительиой техники.

Известны преобразователи код - аиалог, содержащие иоследовательио соедииенные аналоговые делители иапряжеиия, управляемые ключи и суммирующую схему.

Точность преобразования в этих иреобразователях ограничена точностью резисторов аналогового делителя напряжения и суммирующего блока.

Целью изобретеиия является повышение точиости преобразования.

Для достижеиня этой цели аналоговые делители и суммирующий блок выиолиеиы на прецизионных обратимых инверторах напряжения иостоянного тока в импульсную последовательность, иричем, входы инверторов аналогового делителя по постоянному току соединены последовательио, а их импульсные выходы по переменной составляющей - параллельно; параллельно импульспым выходам пнверторов аналогового делителя через управляемые ключи подключены импульсные входы обратимых инверторов суммирующего блока, выходы которых по ностояииому току соедииеиы иоследовательио.

На фиг. 1 изображена схема преобразователя код - аиалог для двоичного кода; иа фиг. 2 - схема обратимого иивертора напряжеЕИя постоянного тока в импульсную последовательиость; на фиг. 3 - схема аиалогового делителя иапряжеипя иа два; иа фиг. 4 - схема аиалогового делителя иа три.

Преобразователь код - аиалог (фиг. 1) содержит: / - блок аиалогового делителя напряжения; // - управляемые ключи; /// - суммирующий блок.

Аналоговый делитель напряжения и суммирующий блок преобразователя код - аналог

выполиеиы иа базе типового элемеита - обратимого иивертора наиряжеиия иостояииого тока в имиульсиую иоследовательиость (фиг. 2). Обратимый инвертор состоит из прецизионных ключей, например транзисторов 1 и 2, управляемых от вторичных обмоток трансформатора 3. На зажимы первичной обмотки траисформатора 3 подается знакоиеремеииая последовательность импульсов прямоугольной формы опорной частоты.

Вторичные обмотки трансформатора сфазированы так, что в один полупериод частоты /о траизистор / закрыт, а транзистор 2 открыт. В другой полуиериод частоты /о транзистор 1 открыт, а транзистор 2 закрыт.

На входные зажимы а, b инвертора нодается напряжение постояииого тока. Параллельио входиым зажимам а, Ь иивертора устаиовлеи иакоиительный конденсатор 4, отфильтровывающий нежелательные составляющие иеНИИ постоянного тока и одновременно являющийся аналоговым выходом делителя.

Выходной зажим с импульсного выхода инвертора подключается к схеме через конденсатор связн 5. На импульсном выходе с инвертора будет существовать знакопеременная имнульсная последовательность.

Инвертор обратим, он может преобразовывать как постоянный ток в импульсную носледовательность, так и обратно - импульсную последовательность в постоянный ток.

Аналоговые делители напряжения составлены из нескольких, в частности из двух (фиг. 3) и из трех (фиг. 4), одинаковых прецизионных обратимых инверторов. На фиг. 3 н 4 для удобства показаны только вторичные обмотки трансформаторов опорной частоты foВходные зажнмы обратимых инверторов но постоянному току соединены последовательно (зажимы а, b и Ь, d на фиг. 3). Импульсные выходы обратимых инверторов по переменной составляющей через конденсатор 5 соедннены параллельно.

Схема (фиг. 3) работает следующим образом.

К цепочке последовательно соединениых по постоянному току инверторов нодключен источник опорного напряжения U.

Между зажимами схемы а и b н b и d возникает напряжение, равное -. Действительно, если обозначить напрялсенне между зажимами и и 6 через /1, а между зажимами b и d через t/2, то по закону Кирхгофа для замкнутого контура можно написать, что:

и,+-и,и,„.

в установившемся режиме при идеальных управляемых ключах (транзисторах) 1, 2 прецизионные обратимые инверторы при отсутствии нагрузок на их входах и выходах совсем не будут потреблять энергии от источника опорного напряжения. Они могут лишь запасать энергию и передавать ее друг другу во время переходного процесса.

Обмен энергией между обратимыми инверторами через конденсатор связи 5 возникает в том случае; когда напряжение LI между зажимами а т b одного обратимого инвертора не будет равно нанряжению 1/2 меладу зажимами 6 и d другого инвертора. В этом случае амплитуда импульсов на импульсном выходе одного обратимого инвертора также не будет равна амплитуде импульсов на импульсном выходе другого обратимого инвертора. При этом в цепи связи - в конденсаторах 5 возникает импульсный уравнительный ток, который будет уноснть заряд от обратимого инвертора, имеющего по отношению к другому обратимому иивертору большее напряжение на имнульсном выходе, а следовательно, и больщее напряжение на зажимах его накопительного конденсатора.

Такой процесс в случае идентичности инверторов приведет к полному выравниванию напряжений f/i и f/2 на зажимах обоих накопительных конденсаторов этой пары.

Поскольку нанрялсения U-i и Uz равны друг другу, а сумма этих наиряжений согласно закону Кирхгофа равна но величине онорному наиряжению , то каждое нз этих напряжений будет равно половине опорного

и 4j, Практиченапрял ения: /7i 22

екая проверка схемы (фиг. 3) показала, что напрял ения f/i н f/2 отличаются от - на величину порядка десятой доли милливольта.

Диалогично нронсходит деление на три в схеме аналогового делителя (фиг. 4). Очевидно, что указанным на фиг. 3 и 4 сиособом можио соединить практически неограниченное количество прецизионных обратнмых инверторов и получить любой коэффициент деления, например, 10 (основание десятичной системы).

Аналоговый делитель на обратимых инверторах нодобно обычному трансформатору функционально обратим. Это означает, что его коэффициент нередачи будет обратимой величииой, если функции его выходов заменить функциямн входов, а функции входов-функциями выходов. То есть, при таком взаимном обращении фуикции входов и выходов нрецизионный делитель на два, например, будет прецизионным умнол нтелем на два. Все входные и выходные зажимы предлагаемого делителя по постоянному току гальванически связаны друг с другом.

Поэтому, придавая функции входных и выходных зажимов различным возможным комбинациям зажимов делителя, можно получать в нем функцию прецизионного инвертирования полярности сигнала постоянного тока или получать дробпые (не равные целому числу) значения коэффициентов деления и умножения.

Блок / аналогового делителя напряжения (фиг. 1) содержит несколько аналоговых делителей напряжения, причем ко входу первого аналогового делителя подключен источник оиорного наирял ения, а к его аналоговому выходу (конденсатор 4) - вход второго аналогового делителя.

Импульсные выходы обратимых инверторов, входящих в аналоговые делители, через управляемые ключи (электромагннтиые реле) Pi соединены с импульсиымн входами обратимых инверторов, входящих в суммирующий блок ///.

Управляемый ключ Р- (электромагиитное реле) подключает источник оиорного панряження к аналоговому входу суммирующего блока. Управляющие обмотки электромагнитных реле PI и Р соединены со входами о, р; д, г; S, t узла //, к которым подключен источник управляющих сигналов тина «О и «1 преобразуемого двоичного кода.

При поступлении управляющего сигиала на управляющий вход ключа PI реле срабатывает и подключает соответствующий импульсный вход с , k инвертора суммирующего блока к импульсному выходу с, k инверторов соответствуюн;его аналогового делителя. А при поступлении к этим ключам управляюHj,ero сигнала «О опи подключают соответствующий имиул1 спый вход С1, /Ji инвертора суммируюи1;его блока к нулевому нроводу схемы.

Прн этом второй зажим w нмнульсного входа нервого дополнительного инвертора суммирующего блока по перемеппой составляющей всегда соедпнеп с пулевым проводом источника опориого иапряжепия и всей схемы, благодаря коидепсатору 6, включеииому параллельно зажимам h, j нсточппка опорного напряжения.

Поэтому, когда зажим с импульспого входа первого дополиительного прецизионного обратнмого инвертора нодключен посредством второго управляемого ключа (реле PZ) к импульсному выходу прецизионных обратимых инверторов первого аналогового, делителя и первый дополнительный пнзертор суммирующего блока - все оказываются соединенными друг с другом нараллельно.

Вследствие полученного такнм образом параллельного соедииения импульсиых выходов двух инверторов первого аналогового делителя нанряжения и импульсного входа первого дополнительного инвертора наконнтельные конденсаторы 4 всех этих трех инверторов нолучат равные заряды и равные напряжения.

В предлагаемом преобразователе код - аналог можно установить неограниченное число иоследовательно соеднненных аналоговых делителей, например я-1, и такое же число донолнительиых ииверторов в блоке ///. Импульсные входы этих дополнительных пнверторов в этом случае будут коммутироваться п-1 управляемыми ключами с га-1 управляющими входами. А выходы по постоянному току этих дополнительных инверторов будут соединены иоследовательио друг с другом.

При этом переключение п-го управляемого ключа, осуществляемое сигналом «1 или «О, иостунающим с га-го управляющего входа узла П, вызывает появление на выходе (п-1)-го донолнительиого инвертора напрялсения постоянного тока, равного ° или О, т. е. нанряJ/on

кения вида (0; 1)

пЛ-1

Поскольку в этом случае к выходу блока /// будут подсоедииеиы соедипенные последовательно друг с другом выходы по постоянному току всех п.1 дополнительиых инверторов и выход источника опорного напряжения U on, то в зависимости от набора сигналов «1, «О, в нреобразуемом коде на выходе узла /// будет возникать суммарное напряжение вида:

УО

еых.-2(0 1)

(1)

где п - порядковый номер разряда в цифре кода, считая самый старший разряд

первым.

Коэффициент в скобках (О или 1) перед соответствующим членом суммы берется в зависимости от значения сигнала («О или «1) в данном разряде, то есть, напряжение на выходе блока /// согласно выражению (1) будет являться аналоговым представлепием преобразуемого кода.

Предлагаемый преобразователь, вглполиенпый для работы с кодом, представляемым числом в системе, отличной от двоичной, отличается от иреобразователя (фиг. 1) лишь количеством элемептов (управляемых ключей, инзерторов), связанных с данным разрядом. Папример, для чисел кода в троичной системе в схеме преобразователя должен быть установлен ряд аналоговых делителей нанрялсения на три (фиг. 4). Параллельно импульсным выходам инверторов данного аналогового делителя ряда посредством двух управляемых ключей будут подключаться своими импульсными входами два дополнительных инвертора имнульсной носледовательности в постоянный

ток. Каждый из импульсиых входов этих двух дополинтельпых ипверторов в состоянии своего уиравляемого ключа «О будет соединен с щйиой нулевого уровня, а в состоянии своего управляемого ключа «1 - с импульсными выходами инверторов данного аналогового делнтеля на три.

Выход по постоянному току каждого из дополнительных ннверторов включен последовательпо с любым таким же выходом дополнительиых ииверторов, связанных как с данным, так н с другими аналоговыми делителями преобразователя. Таким образом, выходы по постоянному току всех таких дополнительных

ииверторов соединены последовательно в единую цепь, которая нодключена к выходу преобразователя.

В результате, при состоянии соответствующ,его управляемого ключа «1 (включительно) «вклад в общую сумму /ВЫХЕ любого из пары дополнительных инверторов, связанных с данным аналоговым делителем наирял :еиия,

составит величину- i. А «вклад этих обонх

дополнительных инверторов в общую сумму выхх, когда оба унравляемых ключа совместно находятся в состоянии «1, будет в два раза больше, т. е. .Соответственно, пряжение на выходе нолученного преобразователя будет нредставлепо такой суммой: f/BHx.-i;(0; 1;2)1

В качестве коэффипиента перед членом суммы берется одно из указанных в скобках чисел в зависимости от состояний двух управляемых ключей в рассматриваемом разряде. Когда оба управляемых ключа имеют состояние «О, берется коэффнпиепт 0. При состоянии одного из управляемых ключей «О, а другого «1 берется коэффициент 1. При состоянии «I у обоих управляемых ключей берется коэффициент 2, то есть, напряжение Увых;: в соответствии с формулой (2) будет являться аналоговым представлением числа, занисапного в троичной системе.

Устанавливая указанным способом в каждом из апалоговых делителей ряда N прецизионных инверторов и yV-1 дополиительных ирецизионных инверторов, а также N-I уиравляемых ключей, относящихся к данному аналоговому делителю, можно получить иреобразователь код - аналог для преобразования чисел, записанных в системах с любым основанием /V (например, ). (2)

Предмет изобретения

Преобразователь код - аналог, содержащий аналоговые делители напряжения, управляемые ключи и суммирующий блок, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности преобразования, аналоговые делители и сум. блок выполнены на прецизионных обратимых инверторах напряжения постоянного тока в импульсную последовательность, причем входы инверторов аналогового делителя ио постоянному току соединены последовательно, а их импульсиые выходы по переменной составляющей - параллельно; параллельно импульсным выходам инверторов аНалого5 вого делителя через управляемые ключи подключены импульсные входы обратимых ииверторов суммирующего блока, выходы которых по иостояниому току соедииеиы иоследова0 тельно. Напряжение на выходе преобразователя тогда будет выражаться формулой: ,х.-|(0; 1; 2;...V-1) (3)

Y f t f-f Y

/i W i|

r

я /

l

V :5

4/./-K

-fe/) f

(0;t}Uoa

t S./ Ф

ДА

фП

/77 A-9

5

ж I

.1

Фиг.2

5 iHZlНИп

,7Г

J. ,.,.%