Преобразователь напряжение-код сКОНТРОлЕМ Советский патент 1981 года по МПК H03K13/00 

1

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для преобразования напряжения в код.

Известен аналого-цифровой преобразователь (АЦП) , содержащий распределитель синхроимпульсов, триггерный регистр, .преобразователь код напряжение, блок сравнения, элемент задержки и логические элементы И, ИЛИ НЕ Г .

Недостатками данного АЦП являются невозможность прогнозирования исправного состояния на цикл измерений, наличие потери информации об измерении, в процессе которого не произошло уравновешивания, при наличии неисправности в схеме контроля пропуск недостоверных результатов.

Цель изобретения - повышение эффективности контроля АЦП,

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь напряжение - код с контролем, содержащий регистр управления преобразователем код - напряжение, формирователь тактовых импульсов, преобразователь код - напряжение, элемент 2И, формирователь синхроимпульсов, два элемента НЕ, нуль-орган, два элемента

ЗИ, группу элементов ЗИ, при этом первые прямые и инверсные входы триггеров разрядов регистра управлес ния преобразователем код - напряжение соединены с соответствующими выходами формирователя тактовых импульсов, а выходы - с соответствующими входами преобразователя код . напряжение, выход которого соединен с первым входом нуль-органа, выход которого соединен с входом первого элемента НЕ и со вторыми прямыми входами триггеров ка хдого разряда регистра управления преобразователем

5 код - напряжение, а выход первого элемента НЕ - со вторыми инверсными входами триггеров каждого разряда регистра управления преобразователем код - напряжение, каждый выход груп0 пн элементов ЗИ сд динен с соответствующими входами установки в ноль триггеров разрядов регистра управления преобразователем код - напряжение, вторые входы - с шиной запуск

5 и со вторым входом элемента 2И, третьи входы - с входом формирователя синхроимпульсов- шиной установки в ноль и со вторыми входами первого и второго элементов ЗИ, первые входы которых соединены с шиной разреение контроля, третий вход первоо элемента ЗИ соединен с шиной код правления / а третий вход второго лемента ЗИ - с выходом формироватея синхроимпульсов; элемент 2И, выход которого соединен с входами синх эонизации триггеров разрядов регистра управления преобразователя код напряжение и формирователем тактовых импульсов, а первый вход - с выходом формирователя: синхроимпульсов, дополнительно введены образцовый источник напряжения, аналоговый переключатель, регистр управления контролем, первые входы каждого разряда которого соединены с одним из выходов формирователя тактовых импульсов, второй вход первого разряда - с выходом первого элемента ЗИ, третьи входы каждого разряда с выходом второго элемента ЗИ, четвертый вход первого разряда - с выходом второго элемента НЕ, а выход каждого разряда регистра управления контролем - с первыми входами группы элементов ЗИ; выход аналогового переключателя соединен со вторым входом иуль-органа, первый вход - с информационной шиной, второй вход - с образцовым источником напряжения, а третий - с шиной адрес.

На фиг. 1 приведена структурная схема преобразователя/ на фиг. 2 временные диаграммы первого цикла контроля АЦП; на фиг. 3 - диаграммы второго цикла/ на фиг. 4 - диаграммы третьего и четвертого циклов.

В качестве примера выбран 4-разрядный АЦП.

Схема содержит регистр 1 управления преобразователем код-напряжение (РУПКН), первые инверсные и прямые входы каждого разряда которого соединены с соответствующими выходами формирователя 2 тактовых импульсов, а ВЫ.ХОДЫ - с соответствукидими входами блоков управления разрядными ключами преобразователя 3 код - напряжение, выход которого соединён с первым входом нуль-органа 4 , выход последнего соединен с входом элемента НЕ 5 ,и со вторыми прямыми входами триггера каждого разряда РУПКН 1, а выход элемента НЕ - со вторыми инверсными входами триггеров каждого разряда РУПКН 1, элемент 2И б, выход которого соединен с входом . синзронизации каждого разряда РУПКН 1 и со вторым входом формирователя 2 тактовых импульсов, а первый вход с выходом формирователя 7 синхроимпульсов, регистр 8 управления контролем-, первые входы каждого разряда которого соединены с одним из выходов формирователя 2 тактовых импульсов, третий вход первого разряда - с выходом элемента ЗИ 9./ а четвертый вход первого разряда с выходом элемента НЕ 10, вход кото рого соединен с выходом элемента ЗИ 9, а вторые входы каждого разряда - с выходом элемента ЗИ 11, выходы каждого разряда регистра 8 управления контролем - соответственно с первым входами элементов И 12-15, каждый выход которых соединен с соответствующими входами установки в ноль триггеров 16-19 регистра 1 управления преобразователем код - напряжение, вторые входы - с шиной 20 запуск и со вторым входом элемента 2И 6, третьи входы - с входом формирователя синхроимпульсов, шиной 21 установки в ноль и со вторыми входами элементов ЗИ, 9, 11, первые входы которых соединены с шиной 22 разрешение контроля, третий вход элемента ЗИ 9 соединен с шиной 23 код управления, а третий вход элемента ЗИ 11 - с выходом формирователя синхроимпульсов, причем выход аналогового переключателя 24 соединен со входом нуль-органа, первый вход - с информационной шиной 25, второй вход - с образцовым источником 26 напряжения, а третий с шиной 27 адрес.

Преобразователь код - напряжение (АЦП) со встроенным устройством контроля работает в двух режимах: контроль работоспособности АЦП с помощью встроенного контроля; преобразование напряжения внешних абонентов в код.

Контроль работоспособности АЦП ведется в цик:пическом режиме. Целью контроля в первом цикле является контроль работоспособности АЦП в фиксированной точке шкалы преобразования и общего функционирования аналоговой и цифровой,части АЦП. В исходном состоянии АЦП обнулен импульсным сигналом с уровнем л огичёского О, поступающим на него rio шине 21 Установка в ноль.

При поступлении на АЦП импульсных сигналов с уровне логической 1 по шине 27 адрес на третий вход аналогового переключателя 24, по шине 21 установка в ноль на вторые входы элементов ЗИ, 9, 11, по шине 23 код управления на третий вход элементов ЗИ 9, по шине 20 запуск на вторые входы схем ЗИ 12-15, второй вход элемента 2И 6 и на первый вход формирователя 2 тгистовых импульсов, импульсного сигнала с уровнем логического О по шине 22 разрешение контроля на первые входы элементов ЗИ 9, 11, напряжение с выхода образцового источника 26, равное половине дискрета младшего разряда контролируемого АЦП, на время цикла контроля через аналоговый переключатель 24 поступает на один из входов нуль-органа 4, при этом по переднему фронту сигнёша, поступаювдего по шине 21 установка в ноль, на вход формирователя 7 синхроимпульсов, последний вырабатывает синроимпульсы, которые поступают на первый вход элемента 2 И б и третий вход элемента ЗИ 11, Поскольку по шине 22 разрешение контроля поступает уровень логического О, на выходах элементов ЗИ 9, 11 также устанавливаются уровни логического О. Уровень логического О с выхода элемента 3 И 9 поступает на третий вход первого разряда регистра 8 управления контролем и вход элемента НЕ 10, на выходе которого вырабатывается сигнал с уровнем лопоступающий на четгической

вертый вход первого разряда регистра 8 управления контролем, при этом уровень логического О с выхода схемы ЗИ 11 поступает на вторые входы каждого разряда регистра 8, на входах регистра 8 Отсутствуют управляющие импульсные сигналы, и на его выходах устанавливаются уровни логической 1, которые поступают на первые входы соответствующих элементов И 12-15, на вторые и третьи входы которых поступают импульсные сигналы с уровнями логической 1 по шинам 21 -установки в ноль и 20 запуск. На выходах элементо И 12-15 формируются импульсные сигналы с уровнямилогической 1 на время цикла преобразования, которые поступают на соответствующие входы (входы R) установки в ноль триггеров 16-19 регистра 1 управления преобразователем код --напряжение.

При поступлении на первый вход элемента 2И б синхроимпульсов, а на второй вход - импульсного сигнала с шины 20 запуск с уровнем логической импульсы синхронизации поступают на входы синхронизации (входы С) каждого триггера 16-19 и второй вход формирователя тактовых импульсов .

Формирователь 2 тактовых импульсов по заднему фронту первого синхроимпульса и переднему фронту импулса, поступающего по шине 20 запуск начинает формировать одиночные тактвые импульсы, причем каждый последующий тактовый импульс сдвинут относительно предыдущего на один период следования синхроимпульсов. Сформированные формирователем 2 тактовых импульсов одиночные тактовые импульсы поступают на первые прямые входы (входы 3, ) и инверсные входы (входы К) триггеров 16-19 регистра 1 управления ПКН, причем первый тактовый импульс подается на входы первого триггера 16, выход которого связан блоком управления старшим по весу разрядом ПКН 3, .второй тактовый импульс подается на входы второго триггера 17, выход

которого связан с блоком управления следующим за старшим по весу раз- . рядом ПКН 3, третий тактовый импульс подается на входы третьего триггера 18, выход которого связан с блоком .управления следующим по весу разрядом ПКН 3, четвертый тактовый импульс подается на входы четвертого триггера 19 , выход которого связан с блоком управления младшим по весу разрядом ПКН 3,

10

При поступлении на входы синхро.низации (входы С) триггеров 16-19 синхроимпульсов с выхода схемы 2И 6 тактовые импульсы по заднему фронту последних записываются в соответст15вующие триггеры 16-19 регистра 1 управления ПКН. На выходе каждого триггера 16-19 регистра 1 управления ПКН формируются сигналы управления разрядными ключами ПКН 3, на выходе

0 ПКН 3 формируется напряжение величиной, соответствующей весу каждого разряда, которое поступает на вход нуль-органа 4, к другому входу которого подключено напряжение образцового источника 26, равное половине

5 дискрета младшего разряда контролируемого АЦП.-Ввиду того что напряжение на выходе ПКН 3 изменяется по двоичному закону, в каждом из тактов преобразования должно соблюдать0ся соотношение

вых.пкн оБр. Jвыx.м.p.пкч UoBp, где выходное напряжение

ПКН 3 в такте преобра5зования младшего разряда;и ОБО. выходное напряжение

образцового источника 26 напряжения.

0

Если АЦП исправен, то на выходе нуль-органа 4 формируется импульсным сигналом с уровнем логической 1, который поступает на вторые входы (входы 2) каждого из триггеров 16-19 регистра 1 управления ПКН, а

5 на вторые входы (входы К2) через схему НЕ 5 поступает импульсный сигнал с уровнем логического О и подтверждает предыдущее состояние триггера 16,

0

Аналогично происходит уравновешивание в остальных тактах кодирования.

Таким образом, после завершения

5 преобразования в первом цикле контроля и при условии правильного функционирования блоков АЦП на выходе нуль-органа 4 формируется двоичный код с уровнем логической 1 - 1111,

0 который поступает в ЦВМ, Если информация АЦП выдана правильно, то ЦВМ переходит к следующему циклу контроля.

После завершения первого цикла

5 контроля АЦП приводится в исходное

состояние уровнем логического О по шине 21 установки в ноль.

Целью следующих циклов контроля является выявление параметрических отказов элементов преобразователя. Во втором цикле контроля работа АЦП происходит точно так же, как и в первом. Дополнительно по шине 22 разрешение контроля, подключенной к первым входам схем ЗИ 9 и 11 подается импульсный сигнал с уровнем логического 1, который разрешает прохождение двоичного последовательного четырезразрядного кода управления, поступающего по шине 23 код управления, на третий вход схемы ЗИ 9, с выхода которой двоичный код управления в виде 1111 поступает на третий вход регистра 8, н второй вход которого одновременно подаются и синхроимпульсы с выхода схемы ЗИ 11. Двоичный код записывается в регистре 8, и на каждом его выходе устанавливаются уровни логической 1, которые воздействуют на первые входы элементов И 12-15 и рарешают прохождение импульсных сигналов с уровнями логической 1 на соответствующие входы (входы R) установки в ноль триггеров.

Процесс преобразования происходит точно так же, как ив первом цикле контроля. Если двоичный код 1111 записался в регистр 8 управления без искажений, то на выходе нуль-органа 4 формируется двоичный код 1111. В этом цикле проводится проверка функционирования оборудования встроенного контроля путем записи контрольного кода в регистр 8 управления контролем. ЦВМ сравнивют код управления и информацию с выхода АЦП и при условии совпадения кодов ЦВМ переходит к следующему цилу контроля. ,

ЦВМ выдает по шине 23 код управления двоичный код 1110. При этом на выходе регистра 8, связанного с первым входом элемента И 12, формируется импульсный сигнал с уровнем логического О, вследствие чего на его выходе устанавливается им.пульсный сигнал с уровнем логического О. Воздействуя на вход (вход R) установки в ноль триггера 19, .этот-сигнал устанавливает на его выходе уровень логического О.

На выходе ПКН 3 и в четвертом такте устанавливается нулевое напряжение, если в тракте младшего разряда АЦП, нуль-органе 4, схеме НЕ 5 имеет место неисправность или параметрический отказ и не выполняется соотношение

и вых, ПКН оър.)

где и„..„ „..., - выходное напряжение ПКН з;

оБр. выходное напряжение образцового источника.

Нуль-орган 4 и в четвертом такте кодирования формирует значение логической 1. При исправной работе в этом такте должен сформироваться логический О.

с Двоичный код 1111 или 1110 с выхода нуль-органа поступает в ЦВМ, .где сравнивается с кодом управления 1110, поступающим по шине 23 код управления. Если совпадение кодов нет/ дальнейший контроль прекраща.ется и происходит переключение на следующий АЦП. Если сравниваемые коды совпадают ЦВМ, переходит к следующему циклу контроля.

Дальнейший контроль преобразователя происходится аналогично предыдущему циклу путем задания различных значений кода управления по шине 23, при этом объем контроля определяется программой, заложенной в ЦВМ. 0 При поступлении по шине 27 адрес импульсного сигнала с уровнем логического О АЦП переходит в режим преобразования напряжения внешних абонентов в код. При этом аналоговый переключатель 24 отключает источник 26 образцового напряжения от входа нуль-органа 4 и подключает к нему информационную шину 25. Одновременно необходимо по шине 22 0 .разрешение контроля подать сигналы с уровнем логического О, который приводит регистр 8 управления контролем в исходное состояние.

Данное техническое решение позc воляет осуществить проведение полной проверки АЦП перед серией измерений с целью замены неисправного преобразователя на исправный без потери информации при использовании системы по целевому назначению. 0

Формула изобретения

Преобразователь напряжение - код

5 с контролем, содержащий регистр управления преобразователем код - напряжение, формирователь тактовых импульсов, преобразователь код - напряжение, элемент 2И, формирователь

0 синхроимпульсов, два элемента НЕ, нуль-орган, два элемента ЗИ, группу элементов ЗИ, при этом первые прямые и инверсные входы триггеров разрядов регистра управления преобразос вателем код - напряжение соединены с соответствующими выходами формирователя тактовых импульсов, а выходы - с соответствующими входами преобразователя код - напряжение, выход которого соединен с первым входом нуль-органа, выход которого соединен с входом первого элемента НЕ и со вторыми прямыми входами триггеров каждого разряда регистра, управления преобразователем код - напряжение, а выход первого элемента

НЕ - со вторыми инверсными входами триггеров каждого разряда регистра управления преобразователем код напряжение, каждый выход группы элементов ЗИ соединен с соответствующими входами установки в ноль триггеров разрядов регистра управления преобразователем код - напряжение, вторые входы - с шиной запуск и со вторым входом элемента 2И, третьи входы - с входом формирователя синхроимпульсов, шиной установки в ноль и со вторыми входами первого и второго элементов ЗИ, первые входы которых соединены с шино:; разрешение контроля, третий вход rtep-. вого элемента ЗИ соединен с шиной код управления, а третий вход второго элемента ЗИ - с выходом формирователя синхроимпульсов, выход элемента 2И соединен с входс1ми синхронизации триггеров радрядов регистра управления преобразователя код напряжение и формирователем тактовых импульсов, а первый вход - с выходом формирователя синхроимпульсов, отличающийся тем.

что, с целью повышения эффективности контроля, в преобразователь введены образцовый источник напряжения, аналоговый переключатель, регистр управления контролем, первые входы f каждого разряда которого соединены с соответствующим выходом формирователя тактовых импульсов, второй вход первого разряда - с выходом первого элемента ЗИ, третьи входы Кс1ждого разряда - с выходом второго эле0мента ЗИ, четвертый вход первого разряда - с выходом второго элемента НЕ, а выход каждого разряда регистра управления контролем - с первыми, входами группы элементов ЗИ,

5 выход аналогового переключателя соединен со вторым входом нуль-органа, первый вход - с информационной шиной, второй вход - с образцовым источником напряжения, а третий 0с шиной адрес.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 358779, кл. Н 03 К 13/17, 03,11.72 (прототип)..

5

гГ

8)20 6KZf 6м{2

db/xfi

eb/xf48ык15

. дш5

6x22 I 6x27 I

I

&x20

oxz.f 6ш9

дыкб &шЩ

6i af2-f$

6b/xf6

быкП

MfB

dt/KfS

StiK Ж7

(PuiZ

JUULJUl

n.

n

ГТ

JULJUl

г

бша х/5-б

бык iff 6б/х5

JULJULJL

Г

Suxf2, вык «15

66/X/3,ff

6ш5