Аналого-цифровой преобразователь поразрядного уравновешивания Советский патент 1974 года по МПК H03K13/17 

1

Изобретение относится к цифровой измерительной технике и может быть использовано при построении цифровых измерительных приборов, например цифровых вольтметров, цифровых омметров и т. П.

Известны аналого-цифровые преобразователи поразрядного уравновешивания, содержащие в уравновешивающей цепи электромагнитные реле и дискретный делитель напряжения, нуль-орган с запоминающим триггером на выходе и источник опорного напрял ения.

Однако им свойственно малое быстродействие из-за того, что они жестко тактируются и на срабатывание каждого реле отводится строго определенное время - один такт, причем время одного такта всегда выбирается большим максимального времени срабатывания любого реле. Практически же на срабатывание отдельных реле требуется значительно меньше времени, чем отводится его в течении каждого такта. Таким образом, в тактируемых схемах аналого-цифровых преобразователей, построенных на реле, имеется значительный неиспользованный резерв по быстродействию.

Цель изобретения - повышение быстродействия за счет использования предельных скоростных возможностей каждого реле преобразователя. Для этого все реле в регистре уравновешивающей цепи соединены таким образом, что включение каждого реле последующего разряда обесточивается контактами реле предыдущего разряда, причем в зависимости от сигнала на выходе нуль-органа включается одно из двух, имеющихся в каждом разряде.

Па чертеже приведена схема предлагаемого устройства.

Она содержит нуль-орган 1 с запоминающим триггером 2, подключенным через схемы совпадения 3 и 4 к взаимно инверсным выходам нуль-органа, источник опорного напряжения 5, цифровой делитель напряжения 6 и схему управления делителем, содержащую в свою очередь, в каждом разряде по два электромагнитных реле с обмоткой 7; перекидными контактами 8 и 9 и замыкающим контактом 10 у первого реле, и с обмоткой 11, перекидными контактами 12 и 13 и замыкающим контактом 14 J второго реле, а также разделительные диоды 15-18 и конденсатор 19, обеспечивающие тактирование работы нуль-органа.

Перекидные контакты 8 и 12 осуществляют коммутацию цифрового делителя напряжения и в обесточенном состоянии реле имеют взаимно инверсное включение, причем каждый разряд цифрового делителя при двоичном распределении весов разрядов разбит на две равные части, в сумме имеющие вес этого двоичного разряда и каждая часть переключается соответственно контактами 8 или 12. Якоря перекидных контактов 9 и 13 объединены и подключены у первого реле на шину питания реле (+f/), а у всех последующих - к объединенным замыкающим контактам этих же контактных групп предыдущего разряда; размыкающие же контакты этих групп соединены с обмоткой, не принадлежащей к реле с соответствующей контактной группой. Вторые концы обмоток реле через диоды 16 и 18 подключены к взаимно инверсным шинам триггера 2 и через диоды 15 и 18 и свои замыкающие контакты 10 и 14 к земляной шине.

Схема работает следующим образом.

В исходном состоянии все реле обесточены. При этом ввиду взаимно инверсного включения контактов 8 и 12 в каждом разряде, на выход цифрового делителя напряжения каждым разрядом выдается напряжение, равное половине веса этого разряда, что в сумме дает 1/2 ЕО, т. е. вес старшего разряда. Результат сравнения этого напряжения с измеряемым Ux фиксируется триггером 2 и на его выходных шинах устанавливаются напряжения, используемые в последующем для включения одного из реле первого разряда.

При включении напряжения +1/ (начало измерения) в зависимости от полярности напряжений на выходных шинах триггера 2 сработает либо левое реле, либо правое, причем, сработавшее реле самозаблокируется контактами блокировки (10 или 14), а цепь питания второго реле при перебросе контактов 9 или 13 разорвется. Если сработает левое реле, произойдет переброс контактов 8 вверх; это соответствует полному включению первого разряда (переход из состояния «1/2 в состояние «1). Если сработает правое реле, произойдет переброс контактов 12 вниз; это соответствует полному выключению первого разряда (переход из состояния «1/2 в состояние «О). Напряжение, установившееся при этом на выходе уравновешивающей цепи, будет равно 1/2 о-в1 + 1,, где или 1 и используется для выполнения второго такта уравновешивания. Результат сравнения этого напряжения с измеряемым регистрируется на выходах нуль-органа.

Срабатывание левого и правого реле первого разряда приведет -к подключению напряжения -{-U (через контакты 9 или 13) на объединенные якоря этих же контактных групп еледующего разряда. Через конденсатор 19 импульс поступает на входы схем совпадения 3 и 4, открывает их и триггер 2 устанавливается в состояние, являющееся результатом сравнения Ux, с UK в предыдущем такте. Па выходных шинах триггера 2 устанавливаются напряжения, разрешающие срабатывание либо левого, либо правого реле второго разряда.

С задержкой, определяемой только инерционными свойствами конкретного реле, одно из реле второго разряда сработает и самозаблокируется. Как и в предыдущем такте произойдет установка второго разряда делителя напряжения из состояния «1/2 либо в «О, либо в «1. Па триггере 2 зафиксируется результат

нового сравнения Ux с UK, на реле третьего разряда будет подключено напряжение Ux и аналогично предыдущему сработает одно из реле третьего разряда.

Описанный процесс лавинообразного последовательного срабатывания реле будет распространяться от первого до последнего разряда, причем в конце уравновешивания напряжение Uk будет отличаться от измеряемого напряжения Ux не более, чем на единицу младшего разряда, а состояние реле в разрядах будет определять двоичный код измеряемой величины.

Таким образом, предлагаемый аналого-цифровой преобразователь реализует способ поразрядного уравновешивания, а скорость выполнения каждого цикла измерения точно равна сумме времен срабатывания отдельных реле и является минимально возможной для примененного типа реле.

В предложенном устройстве использованы реле с тремя контактными группами. При необходимости контактные группы, которые не используются в прецизионных цепях (ключи делителя), могут -быть заменены транзисторными ключами, установленными на место соответствующих контактных групп.

Предмет изобретения

Аналого-цифровой преобразователь поразрядного уравновешивания, содержащий в уравновешивающей цепи электромагнитные реле и дискретный делитель напряжения, нуль-орган с запоминающим триггером на выходе и источник опорного напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, он содержит в каждом разряде по два реле с двумя группами перекидных контактов и одной группой замыкающих контактов у каждого реле, причем первые перекидные контактные группы первого и второго реле каждого разряда взаимно инверсно подключены к шинам источника опорного напряжения и к разбитым на две равные части разрядным сопротивлениям двоичного дискретного делителя напряжения; якоря вторых перекидных контактных групп первого и второго реле каждого разряда объединены и под.ключены к объединенным замыкающим контактам этих же контактных групп реле предыдущего разряда во всех разрядах кроме первого, у которого они соединены с положительным полюсом источника питания реле, а размыкающие контакты этих контактных групп подключены к обмоткам противоположных реле этого же разряда, вторые концы которых через диоды и замыкающие контакты своего реле соединены с общей шиной, и через вторые диоды - с одним из взаимно инверсных выходов триггера нуль-органа, первые входы клапанов на входе которого подключены к взаимно инверсным выходам нуль-органа, а вторые - объединены и через конденсаторы соединены с контактами реле в разрядах.

J разряд

2 разряд