Устройство для преобразования напряжения в числовой код Советский патент 1980 года по МПК H03K13/02 

I

Изобретение относится к вычислительной и измерительной технике.

Известен цифроаналоговый преобразователь, содержащий блок сравнения, первый вход которого соединен с входной шиной, второй вход через цифроаналоговый преобразователь - с выходом реверсивного счетчика, а выход соединен с первыми входами первого и второго элементов И, вторые входы которых соединены с выходом генератора импульсов, а выходы соединены соответственно с первыми и вторыми выходами элемента ИЛИ и триггера, при этом элемент ИЛИ соединен с первым входом реверсивного счетчика, второй вход которого соединен с выходом триггера I.

Постоянное и медленно меняющееся напряжение известным преобразователем преобразуется в последовательность разнополярных импульсов с длительностью их, равной периоду тактовых импульсов. Так как изменение состояния триггера происходит в моменты времени, соответствующие первому после экстремума сигнала тактовому импульсу, то при этом периодическое срабатывание триггера приводит к появлению ложных экстремумов, которые в действительности не имеют преобразуемое напряжение.

Цель изобретения - повышение точности преобразования.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для преобразования напряжения в числовой код, содержащее первый блок сравнения, первый вход которого соединен с щиной входного сигнала, а второй

10 вход через цифроаналоговый преобразователь соединен с выходом реверсивного счетчика, первый вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, а второй вход с выходом триггера, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым

15 и вторым входами элемента ИЛИ, введены второй блок сравнения и блок формирования напряжения, вход которого соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, а выход с первым входом второго блока сравнения, второй вход которого соединен с шиной входного сигнала, а выход с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого блока сравнения.

На чертеже представлена структурная схема устройства для преобразования напряжения в числовой код.

Устройство содержит первый и второй блоки сравнения 1 и 2, блок формирования напряжения 3, элемент ИЛИ 4, триггер 5, реверсивный счетчик 6, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 7.

Устройство работает следующим образом.

Входное напряжение сравнивается в блоке сравнения 1 с напряжением обратной связи с выхода ЦАП 7, равного V, а в блоке сравнения 2 с тем же напряжением, уменьшенным по величине на шаг квантования по уровню V - ли.

Счетный импульс появляется на выходе блоков сравнения в момент равенства сравниваемых напряжений. В момент захвата входное напряжение должно быть меньше напряжения на выходе ЦАП 7 и больше напряжения, подаваемого на блок 2.

Если входное напряжение увеличивается, то в момент равенства напряжений на выходе блока сравнения 1 появляется счетный импульс, поступающий на триггер, формирующий импульс знака счета, который затем поступает на реверсивный счетчик 6. Значение числового кода, записанного в счетчике, увеличивается на единицу, а напряжение выхода ЦАП 7 увеличится на шаг квантования и входное напряжение опять оказывается в положении захвата. При дальнейшем увеличении входного напряжения процесс слежения повторяется.

Если входное напряжение начинает уменьшаться, то в момент равенства сравниваемых напряжений счетный импульс появляется на выходе блока сравнения 2, перебрасывая триггер в противоположное состояние, и реверсивный счетчик считает импульсы со знаком «минус. Значение числового кода в счетчике уменьшается на единицу, а напряжение на выходе ЦАП 7 уменьшается на шаг квантования. При дальнейшем уменьшении входного напряжения процесс слежения повторяется. Заметим, что счетные импульсы появляются на выходе блоков сравнения с переменной частотой, которая зависит от скорости изменения преобразуемого напряжения (чем выше скорость, тем больше частота импульсов).

Триггер переходит из одного состояния в другое в моменты текущих экстремумов входного напряжения, а числовой код в реверсивном счетчике соответствует текущему значению входного напряжения. Погрешность дискретности зависит в данном случае только от шага квантования по уровню, в то время, как в известном она зависит и от шага дискретизации во времени, определяемого частотой генератора тактовых импульсов.

Устройство целесообразно использовать в электроизмерительной аппаратуре, когда предъявляется требование точной фиксации положения и значения текущих экстремумов и формы исследуемого случайного напряжения, например при обработке сигналов биомедицинской информации.

Формула изобретения

Устройство для преобразования напряжения в числовой код, содержащее первый блок сравнения, первый вход которого соединен с шиной входного сигнала, а второй вход через цифроаналоговый преобразователь соединен с выходом реверсивного счетчика, первый вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, а второй вход с выходом триггера, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым и вторым входами элемента ИЛИ, отличающееся тем, что, с целью повышения точности преобразования, введены второй блок сравнения и блок формирования напряжения, вход которого соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, а выход с первым входом второго блока сравнения, второй вход которого соединен с шиной входного сигнала, а выход - с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого блока сравнения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. «Вычислительная техника, Минск, «Наука и техника, 1965, с. 353-361.