Многоканальный преобразователь напряжения в код Советский патент 1979 года по МПК H03K13/17 

1

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может найти применение в качестве прецизионного средства сбора и представления в цифровой форме большого объема измерительной информации в виде электрического напряжения, поступающей по многим входным каналам.

Известен многоканальный преобразователь напряжения в код, содержащий коммутатор, схему сравнения, грубый преобразователь напряжения в код (ПНК), реверсивный счетчик, преобразователь кода в напряжение (ПКН), схему управления, в котором опрос каждого канала осуществляется за два такта. В первом такте результат грубого цифрового измерения входного сигнала вводится в реверсивный счетчик, управляющий напряжением ПКН. Во втором такте измерения с помощью схемы сравнения и схемы управления, воздействующей на реверсивный счетчик, отрабатывается до нуля разница между входным сигналом и сигналом обратной связи ПКН 1. Такая организация измерительного процесса дает определенный выигрыщ в быстродействии по сравнению с методами уравновещивания, в которых отработка входного сигнала начинается с нуля, так как процесс уравновещивания начинается с результата измерения в предыдутцем такте, который

отличается от истинного результата на величину погрещности ПНК. Однако при этом результирующая погрешность измерения определяется не только погрещностью

ПКН, который можно сделать достаточно точным, но также и точностью схемы сравнения, что в основном Н снижает эффективность такого устройства. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, реализующее итерационные методы автоматической коррекции погрешностей и содержащее тракт грубого преобразования, состоящий из последовательно соединенного

двухпозиционного переключателя, преобразователя напряжения в код, ключа и реверсивного счетчика, преобразователь кода в напрял ение и блок управления 2.

Однако использование одного тракта грубого аналого-цифрового преобразования ухудшает быстродействие такого устройства, так как для реализации итерационного алгоритма требуется осуществить 2п измерений, где п - число входных каналов. Указанное время может быть снижено до времени, необходимого для осуществления (п+1) измерения, путем увеличения числа трактов грубого аналого-цифрового преобразования по числу входных каналов. Это

приводит к значительному усложнению технической реализации такого устройства.

Цель изобретения - повышение быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе, содержащем первый переключатель, одии вход которого соединен с выходом преобразователя кода в напряжение, а выход через нервый преобразователь напряжения в код соединен с сигнальным входом ключа, выход которого соединен с входом первого реверсивного счетчика, выход которого соединен с гниной выходного кода, блок управления, первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно с управляющими входами первых переключателя, ключа и реверсивного счетчика, дополнительно введены коммутатор, вторые переключатель, преобразователь напряжения в код, ключ и реверсивный счетчик, а также блок логических ключей, выход которого соединен с входом преобразователя кода в напряжение, а нервый и второй входы которого соединены соответственно с выходами иервого и второго реверсивных счетчиков, иричем выход второго реверсивного счетчика соединен также с шиной выходного кода, а его вход соединен е выходом второго ключа, сигнальный вход которого через второй преобразователь напряжения в код соединен с выходом второго переключателя, одии вход которого соединен с выходом преобразователя кода в напряжение. Другне входы первого и второго переключателей соединены с выходом коммутатора, п сигнальных входов которого подключены к щинам входного сигнала, а управляющий вход которого соединен с четвертым выходом блока управления, первый, пятый, шестой и седьмой выходы которого соединены соответственно с управляющими входами вторых переключателя, ключа и реверсивного счетчика и блока логических ключей.

На чертеже показана структурная электрическая схема предлагаемого .многоканального иреобразователя напряжения в код.

Преобразователь содержит коммутатор 1, п сигнальных входов которого соединены с соответствующими щинами входных сигналов, а выход которого соеднен с первым входом нереключателя 2 и вторым входом переключателя 3, выходы каждого из которых соответственно через нервый преобразователь 4 напряжения в код 4 и второй преобразователь 5 напряжения в код соединены с сигнальными входами первого ключа 6 и второго ключа 7, выходы которых также соответственно соединены с входами первого реверсивного счетчика 8 и второго реверсивного счетчика 9, выходы которых соединены с щинами выходного кода и входами блока 10 логических ключей, выход которого через преобразователь 11 кода в

напряжение соединен с вторым входом первого ключа 2 и первым входом второго ключа 3, блок управления 12, выходы с первого по седьмой которого соединены соответственно с управляющими входами переключателей 2 и 3, ключа 6, реверсивного счетчика 8, коммутатора 1, к.пюча 7, реверсивного счетчика 9 и блока 10 логических ключей.

Преобразователь работает следующим образом. Первоначально блок 12 управления устанавливает в нулевое состояние реверсивные счетчики 8 и 9, а также иреобразователь 11; двухнознционные переключатели 2 и 3 устанавливаются в положение, подключающее щину 1 к входу преобразователей 4 и 5. Коммутатор 1 подключает первый входной сигнал но входу устройства. Это напряжение в преобразователе 4 преобразуется в код, который по мере образования через ключ 6 поступает в реверсивпый счетчик 8, установленный в режим сложения, минуя триггер младщего разряда. Таким образом составленный цифровой эквивалент в двоичном реверсивном счетчике 8 сдвигается на один разряд н тем самым оказывается пропорциональным удвоенному значению входного сигнала. Этот код с счетчика 8 снимается также без учета младщего разряда и оказывается нропор-, циональным значению входного сигнала без удвоения. Указанный код через блок 10 логических ключей поступает на преобразователь 11, набирая на его выходе соответствуюи1,ее напряжение.

Затем переключатели 2 и 3 устанавливаются в положение, подключающее щину 2 к входам преобразователя 4 и 5, счетчик 8 устанавливается в режим вычитания, а счетчик 9 - в режим сложения. Таким образом, на вход преобразователя 4 поступает иапряжение с выхода преобразователя 7, а вход преобразователя 5 оказывается подключенным к выходу коммутатора 1. Последний подключает второй входной сигнал к входу устройства. Далее цикл измерения по тракту, включающему блоки 3, 5, 7 и 9, осуществляется аналогично описанному выще, а код из преобразователя 4 поступает на реверсивный счетчик 8 последовательно через триггер младщего разряда. При этом из цифрового эквивалента, хранящегося в счетчике 8, вычитается цифровой эквивалент, пропорциональный величине корректирующего напряжения преобразователя 11. Таким образом корректируется результат цифрового измерения первого входного сигнала.

В следующем цикле счетчик 8 устанавливается в нуль, и по первому тракту аналого-цифрового преобразователя, включающему блоки 2, 4, 6. и 8, измеряется удвоенный цифровой эквивалент третьего входного сигнала, а ио второму тракту (блоки 3, 5, 7 и 9) параллельно осуществляется коррекция результата измерения второго входного сигнала. В дальнейшем устройство продолжает работать аналогично вплоть до измерения и коррекции сигнала по л-му каналу, осуществляя поочередно функции измерения и коррекции в каждом из предыдущих каналов. Таким образом, цифровые эквиваленты тракта, включающего блоки 2, 4, 6 и 8, соответствуют скорректированным сигналам, поступающим на нечетные входные каналы, а тракта, включающего блоки 3, 5, 7 и 9,- на четные входные каналы. Время, необходимое для сбора и преобразования информации по п каналам, в устройстве равно времени осуществления (га+1) измерения. Это достигается путем введения лишь одного дополнительного тракта грубого аналого-цифрового преобразования. Формула изобретения Многоканальный преобразователь напряжения в код, содержащий первый переключатель, один вход которого соединен с выходом преобразователя кода в напряжение, а выход через первый преобразователь напряжения в код соединен с сигнальным входом ключа, выход которого соединен с входом первого реверсивного счетчика, выход которого соединен с шиной выходного кода, блок управления, первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно с управляюгцими входами первых переключателя, ключа и реверсивного счетчика, отл и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него дополнительно введены коммутатор, вторые переключатель, преобразователь напряжения в код, ключ и реверсивный счетчик, а также блок логических ключей, выход которого соединен с входом преобразователя кода в напряжение, а первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго реверсивных счетчиков, причем выход второго реверсивного счетчика соединен также с щиной выходного кода, а его вход соединен с выходом второго ключа, сигнальный вход которого через второй преобразователь напряжения в код соединен с выходом второго переключателя, один вход которого соединен с выходом преобразователя кода в напряжение, а другие входы первого и второго переключателей соединены с выходом коммутатора, п сигнальных входов которого подключены к шинам входного сигнала, а управляющий вход которого соединен с четвертым выходом блока управления, первый пятый, щестой и седьмой выходы которого соединены соответственно с управляющими входами вторых переключателя, ключа и реверсивного счетчика и блока логических ключей. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 155033, кл. Н ОЗК 13/17, 05.07.63. 2.Алиев Т. М. и Сейдель Л. Р. Автоматическая коррекция погрешности цифровых измерительных приборов. М., 1975, с. 209, рис. 4-6.