Параллельно-последовательный делитель напряжения Советский патент 1980 года по МПК H03K13/02 

Изобретение относится к цифровой измерительной технике и может быть использовано для построения быстродействующих равноточных (с постоянной относительной погрешностью по всему диапазону) аналого-цифровых преобразователей. Известен делитель напряжения с кортежем коэффициентов деления, подчиняющихся геометрической прогрессии который необходим для построения равноточных аналого-цифровых преобразователей, состояций из резисторов. Соединенных последовательно, сопротивления которых подчиняются геометрической прогрессии. Эта цепочка под соединяется к образцовому напряжению через один из m резисторов, значения сопротивлений которых обеспечивают формирование n-m значений напряжения подчиняющихся геометрической прогрес сии l . Недостатком делителя является ограниченность его разрядности, равной двум. Известен также параллельно-последовательный делитель напряжения, содержащий (т -1) последовательно соединенных ступеней деления, в каждой . из которых первый и второй входы соединены через ч параллельно соединенных цепочек, состоящих из последовательно соединенных ключа и резистора, первый вход и выход каждой ступени деления соединены через (п -1) параллельно соединенные вторые аналогичные цепочки, щунтированные ключом, источник образцового напряжения, соединенный первым выводом с первым входом старшей ступени деления и вторым выводом - со вторыми входами всех ступеней деления, которые соединены также с одним из выводов выходного резистора, вторым выводом соединен-ного с выходом младшей ступени деления 2 , Недостатком этого делителя является невозможность одновременного формирования им нескольких значений образцовых напряжений, что не обеспечивает ему и аналого-цифровому преобразователю, использующему данный делитель, высокого быстродействия. Поскольку в нем формируются значения напряжения по одному в каждом разряде, то общее время работы равно продолжительности n-m тактов, где п число знаков в разряде, а m -количество разрядов. Цель изобретения повышение быст родействия, Поставленная цель достигается тем что в параллельно-последовательный делитель напряжения, содержащий (т -1) последовательно соединенных ступеней деления, в каждой из которых первый и второй входы соединены через п параллельно соединенных цепочек, состоящих из поспедовательйо соединенных ключа и резистора, первый вход и выход каждой ступени деления соединены через (и -1) параллельно соединенные вторые аналогичные цепочки, шунтированные ключом, источник образцового напряжения, соединенный первым выводом с первым входом старшей ступени деления и вторыч выводом - со вторыми входами всех степеней депения, введены m дополнительных цепочек, состоящих из { п +1 го Последовательно соединенных резис торов каждая, ит(п+2) дополнительны ключа, причем первые выводы дополнительных цепочек соединены со вторым выводом источника образцового напряжения, первый вывод которого соединен через соответствующий дополнительный ключ со вторым выводом m-ной дополнительной цепочки, второй вывод каждой из остальных (пп -1) дополнительных цепочек соединены соответств но через дополнительный ключ с выходом соответствующей ступени деления, а одноименный вывод каждой дополните ной цепочки соединен соответственно через дополнительный ключ с соответс вующей выходной клеммой делителя На чертеже представлена схема предлагаемого делителя. Делитель содержит в каждой ступени деления дополнительную цепочку, состоящую из (п +1)-го последователь но соединенных резисторов 1-4. Эта цепочка вторым выводом через дополнительный ключ 5 соединена с выходом ступени. Первый вывод этой цепочки . соединен со вторым выводом источника образцового напряжения. Первый вход и выход ступени деления соединены через (п -1) параллельно соединенные цепочки, состоящие из последовательно соединенных резисторов 6-8, клю чей 9-11 и шунтированные своим дополнительным ключом 12. Первый и вто рой вход ступени деления соединены через г параллельно соединенных вторых аналогичных цепочек, состоящих из последовательно соединенных ключей 13-15 и резисторов 16 - J8. Дополнительная цепочка, состоящая из (П +1)-го резисторов 19 - 22 и имеющая номер m , соединена вторым выводом через свой дополнительный ключ 23 с первым выводом источника 24 образцового напряжения. Одноименные выводы всех дополнительных цепочек соединены через дополнительные клюи 25 с соответствующей из выходных клемм 26 делителя. Устройство работает следующим бразом. Каждая j - ая степень деления при формировании конкретного коэффициента деления представляет собой два последовательно соединенных резистоа с сопротивлениями Т и . Сопроивление каждого -го из п выходных езисторов, кроме (п +1)-го, для любой j-ой с. деления равно r«ij /tc их сумма совместо с сопротивлением (п +1)-го резисора составляетR , следовательно, сопротивление (п +1)-го резистора равно-|. -){ - номер резистора последовательной цепочки; - номер разряда. ij/ UqConst l. Величины сопротивлений резисторов в параллельно соединенных первых цепочках каждой j -ой степени деления определяются следующим соотношением , ..; Величины сопротивлений резисторов в.параллельно соединенных вторых цепочках каждой j-ой ступени деления определяются таким образом Ri.R().R.p,J/p... При подключении делителя под образцовое напряжение U и запуске узла, управляющего состоянием всех его ключей (на чертеже этот узел не показан) первыми замыкаются ключ 23 и ключи 25 m -ой дополнительной цепочки. На выходных клеммах появляются образцовые (п +1) значения напряженийVU,/(......n.i. После того, как они используются аналого-цифровым преобразователем, размыкаются все вышеуказанные ключи, замыкается соответствующая пара ключей 11, 15, или 10, 14, или 9, 13 или ключ 12 и ключи 25 следующей младшей ступени деления. При зтом на выходных клеммах делителя 26 формируются образцовые значения напряжений- . ,n nl-lU; Uj /{с m-i m Затем, после их использования, размыкаются все ключи 25 (т-1)-й ступени деления, а выбранная пара замкнутых ключей 11, 15, или 10, 14, или 9, 13, или ключ 12, остается в замкнутом состоянии, замыкается аналогичная пара ключей (т -2)-и ступени деления и все ее ключи 25. При этом

на выходах формируются образцовые значения напряжений, равные

, :.-a.../(V --Аналогично при подключении на выходные клемма делителя j-и ступени деления с замыканием во всех старших ступенях деления ключей 11, 15; 10, 14; 9, 13 или 12 формируются значения образцовых напряжений

.r-i.,4,/(.

Наконец, при подключении к выходным клеммам делителя 1-й декады, перед которой замкнуты в каждой старшей ступени, кроме m-и, соответствуюище пары ключей 11, 15; 10, 14 или 9, 13 или 12, формируются образцовые значения напряжения и .

При комбинировании замыкания всех ключей 11, 15; 10, 14; 9,13 и 12 во всех ступенях деления будут сформнрованы п - tn образцовых значений напряжения, любые соседние из которых отличаются в С раз, т.е. составляют требуемый кортеж геометрической прогрессии.

Рассмотренный параллельно-последовательный делитель напряжения позволяет одновременно формироватьп 1 образцовых значений напряжения, подчиняющихся геометрической прогрессии, что обеспечивает построение равноточных аналого-цифровых преобразователей с более высоким быстродействием. Это расширяет области применения равноточных аналого-цифровых пре образователей,

К тому же, если в этих преобразователях наименьший результат измерений выбрать равным одной целой единице измерения, то они смогут выдавать результаты измерения не только в значениях измеряемой величины, но и в их целочисленных логарифмах, что существенно сокращает емкость последующих узлов памяти, линий связи и позволяет вести последующие-расчеты в логарифмах, т.е. иметь более простую и более быстродействующую аппаратуру обработки снимаемой информации.

формула изобретения

Параллельно-последовательный делитель напряжения, содержащий (т-1) последовательно соединенных ступеней деления, в каждой из которых первый и второй входы соединены через Л параллельно соединенных цепочек, состоящих из последовательно соединенных ключа и резистора, первый вход и выход каяодой ступени деления соединены через (И -1) параллельно соединенные вторые аналогичные цепочки, шунтированные ключом, источник образцового напряжения, соединенный первым выводом с первым входом старшей ступени деления и вторым выводом со вторыми входами всех ступеней деления, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены w дополнительных цепочек, состоящих из (п +1) последовательно соединенных резисторов каждая, ит-(п +2) дополнительных ключа, причем первые выводы дополнительных цепочек соединены со вторым выводом источника образцового напряжения, первый вывод которого соединен через соответствующий дополнительный ключ со вторым выводом m -но дополнительной цепочки, второй вывод каждой из остальных (т-1) дополнительных цепочек соединен соответственно через дополнительный ключ с выходом соответствующей ступени деления, а одноименный вывод каждой дополнительной цепочки соединен соответственно через дополнительный ключ с соответствующей выходной клеммой делителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Измерительная техника , 197 №12, :с, ;20,. рис, ,3,

2.Авторское свидетельство СССР п заявке № 1843610/18-21, 31.10.72(прототип) .

23

2

п