Преобразователь аналог-код Советский патент 1980 года по МПК H03K13/20 

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ АНАЛОГ-КОД

1

Изобретение относится к импульсной технике и предназначено для использования в радиоэлектронных установках различного назначения, в частности в устройствах ввода-вывода (УВВ) цифровых вычислительных машин.

Известен преобразователь аналог-код, используемый в УВВ для преобразования аналоговых сигналов в кодированные сигналы 1.

Недостатком этого преобразователя является сравнительно низкая точность преобразования.

Известен преобразователь аналог-код, который имеет последовательно соединенные источник опорного напряжения, ключ, управляемый от тактового генератора, резистивный датчик аналогового сигнала и емкостный накопитель, а также преобразователь временной интервал-код, стартовый вход которого соединен с выходом тактового генератора, а стоповый вход подключен к выходу компаратора напряжений, первый вход которого соединен с емкостным накопителем, а второй вход - с источником эталонного напряжения 2.

Недостаток этого преобразователя - сравнительно низкая точность вследствие изменения величины сопротивления датчика и емкости накопителя под действием разного рода эксплуатационных дестабилизирующих факторов и, прежде всего, температуры окружающей среды.

Цель изобретения - повышение точности преобразования в условиях воздействия дестабилизирующих факторов.

Поставленная цель достигается тем, что 10 в преобразователь аналог-код, содержащий, потенциометрический датчик, последовательно соединенные источник опорного напряжения, ключ, подключенный к тактовому генератору, зарядный резистор и емкостный накопитель, а также преобразователь времякод, стартовый вход которого соединен с выходом тактового генератора, а стоповый - к выходу компаратора напряжения, входы которого соединены первый с одной из обкладок емкостного накопителя, второй - с источником эталонного напряжения, введены два активных линейных четырехполюсника, общие точки входов и выходов которых подключены к общей шине, вход первого активного линейного четырехполюсника подключен к точке соединения зарядного резистора с первой обкладкой емкостного накопителя, выход первого активного линейного четырехполюсника соединен с входом потенциометрического датчика, вход второго активного линейного четырехполюсника соединен с движком потенциометрического датчика, а вторая обкладка емкостного накопителя соединена с выходом второго активного линейного четырехполюсника.

В качестве активных линейных четырехполюсников могут быть использованы операционные усилители, электронные или полупроводниковые повторители, управляемые источниками напряжения и т.п.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Преобразователь содержит источник 1 опорного напряжения, управляемый ключ 2, зарядный резистор 3, емкостной накопитель 4, потенциометрический датчик 5, первый активный линейный четырехполюсник 6, второй активный линейный четырехполюсник 7, тактовый генератор 8, компаратор 9, управляемый источник 10 эталонного напряжения, преобразователь 11 временной интервал-код. В исходном состоянии управляющий ключ 2 разомкнут, емкостной накопитель 4 разряжен, напряжения на выходах четырехполюсников 6 и 7 равны нулю. Сигналом с тактового генератора включается преобразователь временной интервал-код, замыкается управляемый ключ 2 на время, достаточное для нарастания напряжения на емкостном накопителе 4 до напряжения опорного уровня.

При замыкании управляемого ключа 2 емкостный накопитель под действием ЭДС источника опорного напряжения 1 заряжается током, определяемым величиной зарядного резистора 3, положением движка потенциометрического датчика 5 и характером связи между выходными напряжениями четырехполюсников 6 и 7. Напряжение на накопителе нарастает и подается на входы компаратора 9 и второго четырехполюсника 7.

На второй вход компаратора 9 подается напряжение от управляемого источника 10 эталонного напряжения, в качестве которого обычно используется резистивный делитель, подключенный к источнику опорного напряжения.

При равенстве напряжений на входах компаратора с выхода последнего выдается стоповый сигнал на преобразователь временной интервал-код И.

Напряжение на выходе второго четырехполюсника 7 определяется полярностью и величиной напряжения на емкостном накопителе в точке соединения последнего с зарядным резистором 3.

Величина и полярность напряжения на выходе первого четырехполюсника б определяется величиной и полярностью напряжения, снимаемого с движка потенциометрического датчика 5;

Зависимость напряжения на накопителе от параметров схемы может быть найдена решением дифференциального уравнения,

описывающего процессы в измерительной цепи в переходном режиме. Рещение для случая емкостного накопителя при одном и том же напряжении на четырехполюснике 7 и в точке соединения емкостного накопителя с зарядным резистором 3, а также при

одном и том же напряжении на активном четырехполюснике 6 и движке потенциометрического датчика 5 имеет вид

() Е(- ™ТяуГ)гдеи(«(1) - напряжение на емкостном накопителе;Е - напряжение источника опорноного напряжения;

R -сопротивление потенциометрического датчика между движком и выходом второго активного четырехполюсника; R - полное сопротивление потенциометрического датчика; Я„ -сопротивление зарядного резистора;

С - емкость конденсатора емкостного накопителя.

В мо;«ент равенства напряжений емкостного накопителя 4 и источника 10 эталонO ного напряжения компаратор напряжения 9 посылает импульс в преобразователь 11 интервал-цифровой код. Длительность импульса «временных ворот между фронтом управляющего импульса и фронтом импульса с компаратора имеет вид

f ЕD с

т - - напряжение источника эталонного

0 уровня.

Далее временной интервал преобразуется в цифровой код с помощью преобразователя временной интервал-цифровой код 11. В условиях воздействия на датчик различных дестабилизирующих факторов-темпе5 ратуры, влаги и т.п., длительность временного интервала не зависит от этих воздействий благодаря тому, что сопротивление части переменного резистора и его полное сопротивление изменяются в одинаковой мере,

JJ а их отнощение R R остается практически неизменным, уходы величины емкости конденсатора емкостного накопителя 4, приводящие к колебаниям уровня напряжения на нем, компенсируются обратной связью через четырехполюсники 6 и 7.

Формула изобретения

Преобразователь аналог-код, содержащий потенциометрический датчик,, последовательно соединенные источник опорного напряжения, ключ, подключенный к тактовому генератору, зарядный резистор и емкостный накопитель, а также преобразователь время-код, стартовый вход которого соединен с выходом тактового генератора, а стоповый к выходу компаратора напряжения, входы которого соединены первый с одной из обкладок емкостного накопителя, второй - с источником эталонного напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования в условиях воздействия дестабилизирующих факторов, в него введены два активных линейных четырехполюсника, общие точки входов и выходов которых подключены к общей щине, вход первого активного линейного четырехполюсника подключен к точке соединения зарядного резистора с первой обкладкой емкостного накопителя, выход первого активного линейного четырехполюсника соединен с входом потенциометрического датчика, вход второго активного линейного четырехполюсника соединен с движком потенциометрического датчика, а вторая обкладка емкостного накопителя соединена с выходом второго активного линейного четырехполюсника.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Патент США № 3478348, кл. 340-347, опублик. 30.07.69 (прототип).