ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧИСЛО-ИМПУЛЬСНОГО КОДА В НАПРЯЖЕНИЕ ПОСТОЯННОГО ТОКА Советский патент 1974 года по МПК H03M1/66 

Изобретение относится к электронным устройствам, применяемым в вычлслительной технике, автоматике и телемеханике.

Известны преобразователи число-импульсного кода в напряжение постоянного тока, содержащие генератор тактовых 1.мпульсов, три схемы сннхронизации, выполненные на логических схемах «И, два счетчпка, входы которых соедннены с выходами соответствующих схем синхронизации, выходной триггер и сглаживающий фильтр.

Однако известные устройства не обеспечнвают получения высокостабильных параметров схем, а следовательно, высокостабильных характеристик -преобразования вход-выход. Кроме того, диапазон преобразуемых частот сравнительно ограничен, а точность преобразования частота-напряжение оказывается зависимой от значения преобразуемой частоты.

С целью обеспечения точности преобразования и значительного расширения диаиазона преобразуемых частот в предлагаемом преобразователе один выход генератора тактовых импульсов соединен с импульсными входами двух схем синхронизации, второй вы.ход генератора тактовых импульсов . подключен к импульсному входу третьей схемы синхронизации, на второй импульсный вход которой подаются импульсы преобразуемой

частоты, а ее выход соединен со вторы.м счетным входом одного из счетчиков, выходы счетчиков подключены к единичным входам выходного триггера, выходы которого соединены со входом сглаживающего фильтра и с соответствующим потенциальными входами двух схем спнхро П1зации.

На чертемсе дана функциональная схема предлагае.мого устройства.

Преобразователь содержит генератор / тактовых импульсов, вырабатывающий однополярные п.мпульсы тактовых частот FI и Г, сдвинутых между собой во времени на одинаковые интервалы, схемы синхронизации 2, 3 и 4, представляющие собой логические схемы «И с памятью, счетчики 5 и 6, являющиеся цифровым интегратором преобразователя, выходной триггер 7, преобразующий совместно с триггерными счетчиками 5 и 6 преобразуемую частоту в широтно-импульсно-модулированные колебания, сглаживающий фильтр 8, выделяющий среднее значение напряжения постоянного тока из шпротноимпульсно-модулпрованных колебаний выходного триггера 7.

Принцип работы преобразователя числоимиульсного кода в напряжение постоянного тока удобно рассматривать в двух режимах: соответственно при отсутствии импульсов

преооразуемой частоты и при наличии импульсов иреобразуемой частоты.

В первом режиме перед пачалом работы специальным импульсом установки начальных условпй триггерные счетчпки 5 п 6 переводятся в пулевое состояние, а выходной триггер 7 в такое состояиие, при котором иа его втором выходе устапавливается высокий отрицательный потенциал, являющийся разрешающим для схемы синхронизации 2. Следовательно, создаются условия для прохождения импульсов тактовой частоты с генератора тактовых импульсов на вход триггерного счетчика 5. При переполнении последнего изменяется состояние выходного триггера 7, разрешающий -потенциал подается на схему синхронизации 5, начинается заполнение триггерного счетчика 6 импульсами тактовой частоты FI.

Поскольку счетчики 5 и 6 имеют одинаковую емкость, а частота колебаний генератора тактовых импульсов достаточно стабильна, то п время заполнения их одинаково, а, следовательно, и период колебаний выходного триггера 7 остается в данном режиме постоянным. Среднее значение напряжения за период, выделенное сглаживающим фильтром 8, равно нулю.

Во втором режиме работы на вход схемы синхроиизации 4 подаются импульсы преобразуемой частоты F,, которые запоминаются устройством памяти данной схемы и синхронно с импульсами тактовой частоты р2 вводятся на второй счетный вход триггерпого счетчика 6, заполняя его.

Следовательно, трпггерный счетчик 6 заполняется импульсами тактовых частот F и FZ, а счетчик 5 - только импульсами тактовой частоты FI. Это ириводит к умеиьшенгпо относительиой емкости триггерного счетчика 6 п изменению скважности импульсного напряжения триггера 7 и появлению иа выходе сглаживающего фильтра 8 напряжения иостояииого тока, величииа которого иропорциональна преобразуемой частоте

f/lUJX - К /д. ,

где К - коэффициент, учитывающий число

разрядов триггериого счетчика и иередаточный коэффициент сглажпваюи1,его фильтра.

С.лсдовательно, преобразователь можно расс 1атривать как цифровой интегратор, охваченный жесткой отрицательной обратной связью, в резул1этате чего достпгается получение хороишх метрологических характеристик преобразователя.

Диапазон преобразуемых частот Д. определяется следующ,ими условиями: максимальпсе значение Г1|)еобразуемой частоты /л-м-щс ие должно превосходить значения /2, т. е. /v макс , так как при нарушении этих условий происходит безвозвратная потеря информац1П1.

Минимальиое зиачение иреобразуемой частоты /л-„„„ определяется параметрами сглаживающего фильтра 8 и допустимым коэффициентом пульсацпй выходного напряжения

Ь В1 |ХПри значениях иреобразуемой частоты меиьше 5 Fi необходимо использовать сглаживающий фильтр с большой иостоянной времени, что значительно ухудшает динамические показатели преобразователя.

Следовательно, используя в схеме преобразователя достаточпо быстродействующие логическ 1е элементы, можно получить диапазон перекрытия преобразуемых частот, исчпсляемый сотнями тысяч.

п - i

/

Статическая точность всего преобразователя определяется методической п инструментальной ошибками.

Методическая ошибка преобразователя статическом режиме определяется дискретностью преобразования (выбранным уровнем квантования по амплитуде и периодом квантования по времени).

Величина и знак инструментальной ошибки в статическом режиме зависят от линейности характеристики сглаживающего фильтра 8 II стабильности источника питания.

При использовании соответствующих элементов с высокостабильными характеристиками статическая точность всего преобразователя может доетигать 0,1%.

Динамическая точность преобразователя определяется значениями постоянных времени отдельных звеньев п их передаточнымп коэффициентами. При тактовых частотах F, п р2 порядка иескольких мегагерц чистое запаздывание триггерного счетчика и постоянная времени сглаживающего фильтра оказываются незначительными, и динамическая точность преобразователя может достигать порядка 0,5-0,7%.

Предмет изобретения

Преобразователь чпсло-пмпульсного кода в напряжение постоянного тока, содержащпй генератор тактовых импульсов, три схемы синхронизацпи, выполненные на логических схемах «П, два счетчика, входы которых соединены с выходами соответствующих схем сппхронизации, выходной триггер и сглаживающий фильтр, отличающийся тем, что, с целью обеспечения точности преобразования и значительного расширения диаиазона преобразуемых частот, один выход генератора тактовых имиульсов соединен с импульсными входами двух схем синхронизации, второй выход генератора тактовых имиульсов подключен к импульсному входу третьей схемы синхронизации, на второй импульсный вход которой подаются импульсы преобразуемой частоты, а ее выход соединен со вторым счетным входом одного из счетчиков, выходы счетчиков подключены к единичным входам выходного триггера, выходы которого соединены со входом сглаживающего фильтра и с соответствующими потенциальными входами двух схем синхронизации.

Л