Преобразователь амплитуд импульсов в цифровой код Советский патент 1980 года по МПК H03K13/20 

Изобретение относится к области вычислительной импульсной техники и предназначено дл быстрого кодирования амплитудимпульсных си налов и постоянного тока в вольтметрах. Известны времяимпульснь1е преобразователи амплитуд импульсов в цифровой код, содержащие линейнрпропускающее и зарядное зстройство, запоминающий конденсатор, сравнига1рщее устройство, устройство управления, генератор разрядного тока с ключом, а также генератор тактовых импульсов с ключом и счетчик импульсов Ц и 12. Недостатком известных преобразователей является то, что тактовая частота 100-200 МГц является для них предельной. Известен также преобразователь, содержащий ускоренный времяимпульсный преобразователь, разряжающий запоминающий конденсатор двумя разрядными токами, значительно отличающимися по величине 3. Основным недостатком такого преобразователя является сложность создания двух генераторов импульсного тока с высокой стабильностью отношений ЭТИХ ТОКОВ, что не позволяет достигнуть теоретического предела быстродействия. Цель изобретение - повышение быстродействия при сохранении точности преобразования. Поставленная цель достигается тем, что в известный преобразователь, состоящий из последовательно соединенных входной клеммы, линейноЩ)опускающего, зарядного и сравнивающего устройств и коммутатора, выходы коммутатора соединены через два импульсных ключа, подключенных к генератору кодовых импульсов, с входами первого триггера группы младщих триггеров (п+1) триггера группы старших триггеров счетчика и через первый токовый ключ с выходами зарядного устройства и генератора тока, входная клемма через устройство управления соединена с коммутатором, счетчиком и линейно1фопускающим устройством, между выходом зарядного устройства и корпусом подключен конденсатор, а выход сравнивающего устройства соединен с коммутатором и устройством управления, введены элемент установки ypoBHH, второй конденсату и второй токовый ключ, включенный между коммутатором и вторым входом сравнивающего устройства, второй конденсатор подключен между вторым входом сравнивающего устройства, и корпусом, элемент устаНОвйй уровня подключен между выходом конца преобразования устройства управления и вторым входом сравнивающего устройства, второй токовый ключ соединен с коммутатором, а выход первой группы триггеров счетчика соединен с входом вычитания второй группы триггеров счетчика. На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого преобразователя; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу. Входная клемма преобразователя соединена с устройством 2 управления и через Последовательно соединенные линейно-пропускающее устройство 3 и зёрядноё устройство 4 к первому входу сравнивающего устройства 5, Выход начала преобразования устройствауправлеШя подключен к входу разблокировки коммутатора 7, а выход конца преобразования 8- на управляющий вход элемента 9 установки уровн и входы считывания счетчиков 10,11, Входы сравнивающего устройства 5 подключены соответственно через конденсаторы 12 и 13 к корпусу и через первый 14 и второй 15 токовые ключи к генератору 16 тока. Кроме того, второй вход сравнивающего устройства подключен к выходу элемента установки уровня. Управляющие входы токовых ключей 14 и 15, как и управляющие входы первого 17 и второго 18 импульсных ключей соединены с соответствук1щими выходами ког мутатора 7. Импульсные входы ключей 17 и 18 и вход фазировки коммутатора 7 подключены к генератору 19 кодовых импульсов, а выхода кпючей соответственно к входу первого триггера группы младших триггеров счетчика 10 и к входу (п+1) триггера группы старших триггеров счетчика 11. Выходы с обеих групп триггеров подключены к выходным клеммам преобразователя 20. Выход группы Младших триггеров подключен к реверсивному входу группы старших триггеров. Выходы сравнивающего устройства 5 соединены с входом окшча ния преобразования устройства управлейия и входом переключения токов коммутатора 7. На фиг.2 приведены диаграммй йаТ1рйЖё1йш на выходах различньгх элементов преобразбва ТёЛЯУ, V ;-:--, -- ,-: - Преобразователь работает следующим образо Входной сигнал 1 через открытое линейнопропускающее устройство 3 и Зарядное устройство 4 заряжает конденсатор 12 до маКсйШль НОЙ амплитуды входного сигнала. Через некото рое время после заряда устройство управления запирает линейнй 1Ч)опускающёё ycirpolfcTBO 3 И даазёт ъ коМмутатор 7 командуй начала преобразования. Эта команда в коммутаторе фази

746920 pyefcH с импульсами генератора 19 и включает разрядный токовый ключ 14 через конденсатор 12.После первого срабатывания сравнивающего устройства 5 и фазировки коммутатор 7 включает разрядный токовый ключ 15 через конденсатор 13.Поскольку этот конденсатор имеет ёмкость в 2 раз больи1ую, то скорость изменения напряжения на нем в 2 раз меньше. После второго срабатывания сравнивающего устройства 5 (в обратном направлении) разряд прекращается и преобразование заканчивается. Во время быстрого разряда конденсатора 12 кодовые импульсы через ключ 17 поступают на вход (п+1) триггера счётчика 11, а при медленном через ключ 18 на вход первого триггера 10. Чтобы не исказить результат преобразования. Младшие триггера включены в режим вычитания и Шренос с группы младших триггеров постугйет; на вход вычитания старшей группы. Через некоторое время после преобразования конденсатор 13 устанавливается в исходное состояние элементом 9, а с выхода преобразователя 20 считывается в регистратор параллельный код. Максимальное быстродействие заявляемый преобразователь достигает при п, равном корню квадратно о из числа уровней квантования. Выигрыш в быстродействии при этом равен п/2. Обычно одновременно снижается тактовая частота генератора в 4-5 раз, что позволя,ет использовать менее быстродействующие схемы фазировки и счетчиков и все равно получать эквивалентную тгаставую частоту свыше 600 МГц по сравнению с 300-400 МГц в прототипе. Формула изобретения Преобразователь амплитуд имгульсов в цифровой код, состоящий из последовательно соединенных входной клеммы, линейно-пропускающего, зарядного и сравнивающего устройств и коммутатора, выходы коммутатора соединены через два импульсгшх ключа, подключенных к генератору кодовых импульсов, с входами первого триггера группы младших триггеров и (п-И) Триггера группы старших триггеров счетчика, и Через первый токовый ключ с вь1ходамн зарядного устройства и генератора тока, входная клемма черй устройство управления соединена с коммутатором, счетчиком и лшсейно-пропускающим устройством, между выходом зарядного устройства и корпусом подключен конденсатор, а вь1ход сравнивающего устройства соединен с коммутатором и устройством угфавления, отличающийся тем, что, с целью повьпиения быстродействия при сохранении точности преобразования, в него введены элемент установки уровня, второй конденсатор и второй токовый ключ, включенный между коммутатором и вторым входом сравнивающего устройст второй конденсатор подключен между вторым входом сравнршающего устройства и корпусом, элемент установки уровня подключен между выходом конца преобразования устройства управления и вторым вхОЦбм сравнивающего устройства, второй токовый ключ соединен с коммутатором, а выход первой группы триггеров счетчика соединен с входсА вычитания второй группы триггеров счетчика. Hct04iMKH информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Преобразователь СТ-103, реклама фирмы Jntertechigne, 1973. i. Преобразователь 54168, реклама фирмы HewJett-Packard 1973. 3. Pazelt, Nucl. Instrum. and Methorfs 1968, 59 № 2, p. 283 (прототип).