Аналого-дискретный преобразователь Советский патент 1980 года по МПК H03K3/29 

(54) АНАЛОГО-ДИСКРЕТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

1

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и используетЬя в системах автоматического контроля и распознавания образов.

Известен аналого-дйскретный преобразователь, включающий оптронный многоустбйчивый элемент, элемент ИЛИ, управляющие компаратор, триггер и элемент Запрет Ll.

Однако в тех случаях, когда промежуток времени лг между моментом срабатывания компаратора управления и моментом появления переднего фронта очередного импульса частоты следования N f меньше постоянной вре-г мени заряда конденсатора ц;. , .где Р. выходное бопротивление источника пилообразного напряжения, устройство не успевает перейти в нужное устойчивое состояние под действием величины входного сигнала U f еслии е и и +aU где ди - единица дискретности по напряжению, что снижает надежность ра боты.

Цель изобретения - повышение надежности устройства.

Эта цель достигается тем, что в аналого-дйскретный преобразователь, .содержащий элемент Ю1И, управляющие

компаратор, триггер и элемент Запрет и оптронный многоустойчивый элемент, выполненный на компараторе, триггере, прёббразователе сопротив5 ление-напряжение постоянного тока, фотоприемнике, источнике света, усилительном каскаде, линейном зарядном устройстве, пиковом детекторе, причем первые входы компараторов и

0 сигнальный вход пикового детектора соединены с шиной опорного пилообразного напряжения, вход установки в нуль каящогб Триггера соединен с шиной опорного прямоугольного напряжения, второй вход управляющего компаратора соединён с входной втной, запрещакяций вход управляющего элемента Запрет соединен с шиной запсалинания, выход компаратора

20 многоустойчивого оптронного элемента через триггер соединен с первьт входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом управлякицего элемента Запрет, выход

25 элемента ИЛИ соединен с управляющим входом пикового детектора, выход которого через соединенные последовательно линейное зарядное устройство, усилительный каскад, источник

30 света, фотоприемник, преобразоватейь сопротивление-напряжение постоянногб тока соединен со вторым входом компаратора многоустойчивого оптронного элемента, введены элемент М, дополнительные элементы Запрет, ИЛИ и одновибратор, причем первый вхсщ ; емента И и запрещающий вход ДООрянИТепьного элемента Запрет соединен с шиной опорного прямоугбльвЬгЬ напряжения, выход компаратора }гправления соединен со вторым вхоом элемента и сигнальньлм входом ополнительного элемента Запрет, Stsfficyi элемента И через триггер уп авления соединен с первым входом ополнительного элемента ИЛИ, второй ход которого через одновибратор оединен с выходом дополнительного элемента Запрет, выход дополнительиого элемента ИЛИ соединен с сигыальшзВ4 входом управляющего элемента Запрет.

На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого йналого-дискретного преобразователя на фиг. 2 временные диаграммы, поясняющие его работу.

Преобразователь включает оптронный многоустойчивый элемент 1, который содержит компаратор 2, триггер 3, преобразователь сопротивление-напряжение постоянного тока 4, фотоприемник 5, источник света б оптрона усилительный каскад 7, линейное зарядное устройство 8, пиковый детектор 9, управлякмиий элемент ИЛИ

10,управляющий компаратор 11, элемент И 12, Запрет 13, управляющий триггер 14, одновибратор 15, дополйительный элемент ИЛИ 16, управляющий элемент Запрет 17.

На первые входы компараторов 2 и 11 и сигнальный вход пикового детектора 9-подается опорное пилообразное напряжение частоты f, на вход установки в нуль триггеров 3 и 14, а также на первый вход элемента И 12 и на запрещающий вход элемента Запрет 13 подается опорное прймоугольное напряжение гастоты Nf. Входной сигнал поступает на второй вход управляющего компаратора

11,команда на запоминание подается на запрещающий вход управляющего элемента Запрет 17. Выход компаратора 2 через триггер 3 соединен с первым входом элемента ИЛИ 10, со вторьгм входом которого соединен выход управляющего элемента Запрет IJ. Выход элемента ИЛИ 10 соединён

сгуй р а Ж1йЩ1Ш й едШ тора 9,выход которого через соединенные последоватеЛьйо линейное зарядное устройство 8, усилительный каскад 7, источник света оптрона 6, фотоприемник оптрона 5, преобразователь сопротивление-напряжение 4 соединен со вторымвходом компаратора 2 . Выход управляющего компаратора

11 сЬединен со вторым входом элемента И 12 и сигнальным входом элемента Запрет 13, выход элемента И 12. через триггер 14 управления соединён с первым входом дополнительного элемента ИЛИ 16, со вторым входом которого через одНовибратрр 15 соединен выход дополнительного элемента Зсшрет 13. Выход дополнительного элемента ИЛИ 16 соединен с сигнальным входом управляющего элемента Запрет 17.

Аналого-дискретный преобразователь работает следующим образом.

Когда величина входного сигнала меньше единицы дискретностиди,

5 устройство находится в нулевом устойчивом состоянии, которое характеризуется дискретными значениями выходного напряжения U, U,. , силы света источника света оптрона

0 и временного сдвига , выходной импульсной последовательности относительно опорной (участок О - а на фиг. 2)

При величине входного напряжения х ) превьыакйцей д U- , на фиг. 2

5 это соответствует кривой U на участке 0-ац, компаратор 11 производит сравнение опорного пилообразного напряжения с величиной входного сигнгша VJ . В момент сравнения указанных величин на выходе блока 11 формируется импульс U, , который проходит через элемент И 12 (на его второй . од в этот момент поступает разрешающий импульс от источника опорного

5 прямоугольного напряжения частоты Nf) на вход установки в единицу триггера 14, уставливая последний в единичное состояние. Триггер 14 находится в этом состоянии до момента прихода

л переднего Фронта ближайшего опорного прямоугольного напряжения U, который перебросит его в нулевое состояние, в результате чего формируется импульс . и , В случае отсутствия команд на запоминание импульс U.

5 через блоки 16,17,10, поступает на управляющий вход блока.9, ключ которого на время существования импульса и,

находится в замкнутом состоянии.

При этом напряжение J на конденсаторе С пикового детектора отслеживает величину пилообразного напряжения и,, (на фиг. 2 участок а ломаной Uc).Это напряжение, пройдя через согласукй ий усилитель, вызовет изменение свечения источника света оптрона, а teVicaMbW величины напряжения обратной связи на втором входе блока 2, в пределах единицы дискретности.

При постоянной величине U в .момент соответствующий точке а, ключ блока 9 размыкается и конденсатор С этого блока подзаряжается от блока

5 8, в результате чего напряжение U, линейно возрастает (участок (а,- б ломаной и,фиг. 2). При Uy «Const напряжение U.. в :следующем периоде частоты f (участо А-В) нарастает (участок б - бу и сравнивается на компараторе 2 с напряжением и,Хточка d), в результате триггер 3 ггеребросится в единичное состояние. Последний находится в этом состоянии до момента прихода переднего фронта следующего импульса и,.. (соответствующей точке 6), при этом формируется импульс и,,ко торый через блок 10 поступает на управляющий вход ключа блока 9, что приводит к изменению величиныи.(уча ток б (г - элемент 1 устанавливается в соответствующем состоянии. При увеличении U на величину, превышающую единицу дискретности AU таким обраэсих, что время дТ соотве ствующее интервалу Ь Ь между ; моментом сравнения Uy и и соответ ствует точке Ь и передним Фронтом бли жайшего импульса Uj,-. (соответствует точке bj ) меньше времени заряда конденсатора tj . Импульс U,генерируемый блоком 11 в момент сравнения, не проходит в этом случае через элемент 12 на блок 14, так как на первом входе элемента 12 имеется ну вое напряжение, соответствующее пауз между импульсами последовательности и,. , а проходит через элемент Запрет 13 ( на запрещающий вход которого в этот же момент поступает то же самое нулевое напряжение соответ ствукидее паузе последовательности ) на одновибратор 15. При этом одновибратор запускается. Длительность его выходных импульсов С выбирается из условия. , где At - единица дискретности по вр мени многоустойчивого элемента. Генерируе «лй одновибратором 15 импульс Ц через блоки 16, 17, 10 поступает на управляющий вход ключа пикового детектора 9, в результате чего последний замыкается. При зтся напряжение Uc блока 9 отслеживает и„ (участок Ь напряжение « так как за время Т существования импульса и.конденсатор блока 9 успе вает зарядиться.до соответствующего значения напряжения от источника опорного пилообразного напряжения. В момент времени, соотаетствуххций точке Ьд,ключ блока 9 размыкается и конденсатор С этого блока подзаряжается от блока 8, в результате чего напряжение Uc линейно растет (участок С,). При размыкании цепи управления многоустойчивого элемента 1, например в случае подачи команды на запоминание, в следующем же периоде частоты f элемент 1 отработает новое состояние, и напряжение УС. изменяется по идеальной ломаной Cj-d d. ... Таким образом, введение блоков 12, 13, 15, 16 позволяет дозировать заряд конденсатора С пикового детектора 9 в критические моментыi При подаче на блок 17 команды на запоминание устройство находится в устойчивом состоянии, имевшем место перед поступлением этой, команды, на всем протяжении ее сушествования, независимо от величины входного электрического сигнала У . Участок В - С и далее (фиг. 2)иллюстрирует.работу устройства в режиме запоминания. Таким образом, введение новых блоков 12, 13, 15 16 и соответствующих связей позволяет повысить надежность работы устройства. Формулаtизобретения Аналого-дискретный преобразователь, содержащий элемент ИЛИ, управляющие компаратор, триггер и элемент Запрет, оптронный многоустойчив1Лй элемент, выполненный на компараторе, триггере, преобразователе сопротивление-напряжение постоянного тока, фотоприемнике, источнике света, усилительном каскаде, линейнсм зарядном устройстве, пиковом детекторе,- причем первые входы компараторов и сигнальный вход пикового Детектора ссединёны с шиной опорного пилообразного напряжения, вход установки в нуль каждого триггера соединён с шиной опорного прямоугольного напряжения, второй вход управлшощего ;компаратора срединен с входной шинойО эапрецающий вход управляйй его элемента Запрет соединен с шиной запсжинания, выход кс 1паратора оптроаноГО мйогоустойчивого элемента через триггер соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соедшней с выходом управ- . .ляющего элемейта Запрет,выход элемента ИЛИ соединен с управлякждам входом пикового детектора, выход которого через соединенные последовательно линейное зарядное устройство, усилй т телышй каскад, источник света, фотоприемник, преобразователь сопротивление-напряжение постоянного тока Соединен со вторым внодсм KOiitnapaTopa оптрониого многоустойчивого элемента, О т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения надежности, введены, элементы И, дополнительные элементы Запрет, ШШ и одновибратор, причем первый вход элеме.нта И и запрещающий вход дополнительного элемента Запрет соединен с шиной опорного прямоугольного напряжения, выход компаратора управления соединен со вторым входом элемента И и сигнальным входсм допол;

нительяого элемента - апрет, выход элемента И через триггер управления соединен с первым входом дополнительного элемента ИЛИ, второй вход . которого через од«овибра1тЬр соединен с выходом дополнительного элемента . Запрёт ; В1;лход дополнительного эле мёйтг ИЛИ соединен с сигнальным

УЙМ fff W Jf

rvni

управляющего элемента Завходомпрет.

Источники информации, принятые Boi внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР йо аайвке № 2477025/21, 18.04.77. (прототип).

i4iaSf:i;i,-eKKi ri:...